JP7095821B2 - 車体の側面部材構造 - Google Patents
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Description
本願は、2020年2月4日に、日本に出願された特願2020-017225号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(2)上記(1)において、前記ウェブは、前記リブによって上下から挟まれた状態で上下方向に圧縮されていてよい。
(3)上記(1)又は(2)において、前記ウェブの板厚は、前記車外側フランジの板厚及び前記車内側フランジの板厚以下であってよい。
(4)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、前記リブと前記ウェブとは、互いに接合されている。
(5)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、前記ウェブは、前記前後方向に沿って上下に交互に屈曲を繰り返す波形状の板であってよい。
(6)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、前記ウェブは、金属製の多孔質体であってよい。
(7)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、前記ウェブは、車幅方向に沿う中心軸を有する複数のパイプを前記前後方向に沿って並べて形成されていてよい。
(8)上記(7)において、前記複数のパイプにおける隣り合う第1パイプ及び第2パイプは、互いに接合されてよい。
(9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、前記筒体は、前記車体を車幅方向に交差する交差部材によって車幅方向を支持される支持部を有し、前記車外側フランジの板厚及び前記車内側フランジの板厚は、前記筒体における前記支持部を除く中間部に対して車幅方向に荷重が作用した際に、前記筒体の前記前後方向に垂直な断面に生じる曲げモーメント分布に応じて、前記前後方向で異なる部分を有してよい。
図1は、第1実施形態に係る側面部材構造100を含む車体1の一部を示す分解斜視図である。図2は、第1実施形態に係る側面部材構造100を示す、図1におけるA矢視断面図である。なお、図2は、バッテリーケース20と側面部材構造100とが一体となった構造を示している。なお、以下、車体(車両)の進行方向に沿う方向を前後方向又はX方向といい、車体の進行方向を前方といい、その反対側を後方といい、重力方向に沿う方向を上下方向又はZ方向といい、水平方向に沿う方向を車幅方向又はY方向といい、車体の中心から車幅方向に離れる方向を車外側といい、その反対方向を車内側という場合がある。
フレーム10は、車体1の前後方向に沿って延び、側面開口部のドア下に位置する側面部材構造100(「サイドシル」ともいう。)を有している。また、フレーム10は、車体1の車幅方向に沿って延び、一対の側面部材構造100の間に架け渡される交差部材200を有している。
図3から図5に示すように、第1実施形態に係る側面部材構造100は、車体1の前後方向に延びる筒体110(a hollow beam)と、筒体110の内部に配置された衝撃吸収部材120とを備えている。
筒体110は、中空の細長い構造である。筒体110は、その長手方向を車体1の前後方向に沿わせて配置されている。筒体110は、例えば、980MPaの引張強度を有する高強度鋼板で形成されており、Z方向周りの曲げ剛性、車幅方向への座屈耐力等を含む、所望の性能を有している。筒体110は、2分割されており、車外側の車外側筒体110A及び車内側の車内側筒体110Bを有している。車外側筒体110A及び車内側筒体110Bは、それぞれ、上下それぞれに鍔部を備えたハット形状の断面を有している。車外側筒体110Aと車内側筒体110Bとは、互いの鍔部同士を突き合わせた状態で、溶接、ボルト等の適宜の接合手段によって接合されている。なお、筒体110は、分割されていなくてよく、2分割に限らず、3分割以上であってもよい。
衝撃吸収部材120は、その長手方向を車体1の前後方向に沿わせて、筒体110の内部に配置されている。衝撃吸収部材120は、例えば、高強度鋼板で形成されている。衝撃吸収部材120は、高強度鋼板で形成されていると、低い質量で高いエネルギーを吸収でき、質量効率が大きく、軽量化が要求される車両用部材に適している。
また、車外側フランジ122及び車内側フランジ123は、ウェブ121の車幅方向における両端部に接合されているので、ウェブ121が座屈変形する際の変形モードを座屈波長の短い高次モードに維持できる。車外側フランジ122及び車内側フランジ123は、ウェブ121の車幅方向における両端部に接合されているので、障害物が衝突することによって側面部材構造100の局所に集中的に衝撃荷重が作用しても、その衝撃荷重が側面部材構造100から車外側フランジ122を介してウェブ121へと伝達する過程で、衝撃荷重を前後方向に分散でき、衝撃エネルギーを前後方向の広域で吸収できる。よって、集中的な衝撃荷重による側面部材構造100の車内側への局所的な変形の最大値を低減できる。そして、車外側フランジ122及び車内側フランジ123は、衝撃吸収部材120のZ方向周りの断面2次モーメントを効率良く大きくできるので、衝撃吸収部材120の車内側に向けた車幅方向への曲げ変形(Z方向周りの曲げ変形)に対して効率よく抵抗できる。したがって、衝撃吸収部材120より車内側への変形を抑制できる。
さらに、車外側フランジ122及び車内側フランジ123は、それぞれ、ウェブ121を上下から挟むように配置され、前後方向に沿って延びるリブ122R,123Rを有するので、Y方向周りの断面2次モーメント及びX方向周りの断面2次極モーメントを大きくできる。したがって、Y方向周りに曲げ変形しにくく、すなわち、上下にたわみにくく、X方向周りにねじれにくくできる。よって、衝撃荷重が作用した際に、衝撃吸収部材120は、大きな変形を生じることなく、コンパクトに変形することができる。
このように、衝撃吸収部材120は、車幅方向から衝撃荷重が作用しても、効率よく衝撃エネルギーを吸収するとともに、車内側への変形を抑制できる。よって、バッテリーパック21を収容するバッテリーケース20を効果的に防護できる。
車外側フランジ122の前後方向に垂直な断面は、図2に示すように、上下方向に延びる基部122Bと、基部122Bの上下両端部から車内側に延びる上リブ122RU及び下リブ122RDとをから形成された、略C字形状である。車外側フランジ122の断面形状は、前後方向に沿って一様でよい。
同様に、車内側フランジ123の前後方向に垂直な断面は、上下方向に延びる基部123Bと、基部123Bの上下両端部から車外側に延びる上リブ123RU及び下リブ123RDとをから形成された、略C字形状である。車内側フランジ123の断面形状は、前後方向に沿って一様でよい。
車外側フランジ122及び車内側フランジ123は、両方ともその断面略C字形状の内側にウェブ121を挟み込んでいる。すなわち、ウェブ121を、車外側フランジ122の上リブ122RU及び下リブ122RDで挟み、かつ、ウェブ121を、車内側フランジ123の上リブ123RU及び下リブ123RDで挟んでいるので、衝撃吸収部材120の車内側に向けた車幅方向への曲げ変形(Z方向周りの曲げ変形)に対して、より効率よく抵抗でき、衝撃吸収部材120より車内側への変形を、より抑制できる。
同様に、車内側フランジ123は、ウェブ121の車内側端部121iに対して、例えば、溶接によって接合されている。詳細には、衝撃吸収部材120は、車内側フランジ123とウェブ121との境界部分に、接合部125を形成している。
ここで、ウェブ121は、図5で示される、第1水平面部121a及び第2水平面部121cを有さない波型形状であっても、車外側フランジ122がウェブ121と、車内側フランジ123がウェブ121と十分に接合できればよい。ウェブ121に、第1水平面部121a及び第2水平面部121cが設けられていると、第1水平面部121aは上リブ122RU及び上リブ123RUとの、第2水平面部121cは下リブ122RD及び下リブ123RDとの接合を、より容易で、より強固にできる。
なお、接合部125は、溶接工数の低減の観点から、例えば、隅肉溶接によって、車内側フランジ123のリブ123Rとウェブ121との境界部分にのみ、形成されてもよい。
なお、車外側フランジ122の基部122Bの車内側面とウェブ121の車外側端面とは、接していてよく、離れていてもよい。車外側フランジ122の基部122Bの車内側面とウェブ121の車外側端面との間に隙間があると、その隙間でウェブ121の車幅方向の寸法公差を吸収でき、筒体110の車幅方向の内寸法と一致するように、衝撃吸収部材120の車幅方向の寸法を調節しやすくできる。同様に、車内側フランジ123の基部123Bの車外側面とウェブ121の車内側端面とは、接していてよく、離れていてもよい。
ここで、図2に示すように、車外側フランジ122の上リブ122RU及び車内側フランジ123の上リブ123RUは、それぞれの下面122CU,123CUが、ウェブ121の上方向への変形を拘束するように、ウェブ121の上端(ここでは、第1水平面部121aの上面)に沿って設けられていることが好ましい。すなわち、上リブ122RU及び上リブ123RUのそれぞれの下面122CU,123CUは、第1水平面部121aの上面に対して、隙間なく並行していてよい。
また、車外側フランジ122の上リブ122RU及び車内側フランジ123の上リブ123RUのそれぞれの下面122CU,123CUは、それぞれ、第1水平面部121aの上面と接した状態とすることが好ましい。
さらに、上リブ122RUの下面122CUは、少なくとも第1水平面部121aにおける最も車外側の端P1と接し、上リブ123RUの下面123CUは、少なくとも第1水平面部121aにおける最も車内側の端P2と接することが好ましい。
同様に、車外側フランジ122の下リブ122RD及び車内側フランジ123の下リブ123RDは、それぞれの上面122CD,123CDが、ウェブ121の下方向への変形を拘束するように、ウェブ121の下端(ここでは、第2水平面部121cの下面)に沿って設けられていることが好ましい。すなわち、下リブ122RD及び下リブ123RDのそれぞれの上面122CD,123CDは、第2水平面部121cの下面に対して、隙間なく並行していてよい。
また、車外側フランジ122の下リブ122RD及び車内側フランジ123の下リブ123RDのそれぞれの上面122CD,123CDは、第2水平面部121cの下面と接した状態とすることが好ましい。
さらに、下リブ122RDの上面122CDは、少なくとも第2水平面部121cにおける最も車外側の端P3と接し、下リブ123RDの上面123CDは、少なくとも第2水平面部121cにおける最も車内側の端P4と接することが好ましい。
これらにより、車外側フランジ122及び車内側フランジ123がウェブ121の車幅方向における両端部の変形を適切に拘束するので、ウェブ121の座屈荷重を高めることができる。
具体的には、ウェブ121は、所定の長さで前後方向に延びる(車幅方向に見て左右に延びる)第1水平面部121aを有している。また、その第1水平面部121aに続いて、下方向に向けて(例えば、約120度の角度で)屈曲して、所定の高さH(例えば、30mm)で斜めに延びる第1縦面部121bを有している。また、その第1縦面部121bの下部に続いて、前後方向に向けて屈曲して、所定の長さで前後方向に延びる第2水平面部121cを有している。また、その第2水平面部121cに続いて、上方向に向けて(例えば、約120度の角度で)屈曲して、所定の高さHで斜め方向に延び、次の水平面部に続く第2縦面部121dを有している。
そして、これらの第1水平面部121a、第1縦面部121b、第2水平面部121c及び第2縦面部121dが、前後方向に周期的に繰り返されて、波形状を形成している。屈曲している部分は、所定の曲率半径(例えば、5mm)により弧を描くように形成されていてよい。
ここで、ウェブ121と、車外側フランジ122及び車内側フランジ123とのそれぞれの接合部が、第1水平面部121a及び第2水平面部121cのそれぞれの長さの70%以上で設けられる条件下であれば、衝撃吸収部材120の寸法に関する以下の数値範囲において、後述の衝撃吸収エネルギー吸収量が十分に確保できる。
ここで、上述の数値範囲として、ピッチ2Dは60mm以上180mm以下の範囲内である。高さHは20mm以上60mm以下、好ましくは、20mm以上50mm以下の範囲内である。第1水平面部121a及び第2水平面部121cは30mm以上90mm以下である。第1水平面部121aが第1縦面部121bまたは第2縦面部121dと成す角は、第2水平面部121cが第1縦面部121bまたは第2縦面部121dと成す角と最大±2.0°の差の範囲内で一致し、その成す角が45°以上135°以下の範囲内である。衝撃吸収部材120の全幅は120mm以上180mm以下である。
なお、波形状は、上記のものに限らない。例えば、ウェブ121と、車外側フランジ122及び車内側フランジ123とのそれぞれの接合部が、車外側フランジ122側及び車内側フランジ123側のウェブ121の端部の線長割合で少なくとも40%以上確保できる条件下で、例えば、車幅方向に見て、上に凸の円弧と下に凸の円弧とを交互に繰り返すような形状であってよく、サインカーブのような形状であってもよい。波形状のピッチ2D、高さH等の寸法は、それぞれ、長手方向に亘って一定でなくてもよい。D/Hの値及びD/twの値は、適切な座屈モードで圧潰して高い吸収エネルギーを得る観点から適切な値に設定される。
また、圧潰によるエネルギー吸収量を確保しつつ、Z方向周りの曲げ変形を抑制する観点から、ウェブ121の板厚twは、車外側フランジ122及び車内側フランジ123の板厚tf以下であることが好ましい。
特に、ウェブ121並びに車外側フランジ122及び車内側フランジ123の構造が板厚を除いて同じであり、衝撃吸収部材120の長手方向に沿う単位長さ当たりの重量が等しいという重量等価の構造条件で、側面部材構造100への衝撃荷重等の入力条件が同じである場合、車外側フランジ122及び車内側フランジ123の板厚tfが、ウェブ121の板厚twに比べて厚くなればなるほど、側面部材構造100の車内側への最大変形量である侵入量d(図6(A)参照)が小さくなる。
ここで、衝撃吸収部材120を備えた側面部材構造100に対して、図6(A)及び図6(B)に示すように、交差部材200によって側面部材構造100を支持し、側面部材構造100の側面に障害物を模した円柱状の剛体RBを接触させた状態で、剛体RBに対して、車外側から車内側に向けて車幅方向に荷重Fを加えた際の侵入量dを含む変形等を測定する実験を行った。
衝撃吸収部材120は、例えば、980MPaの引張強度を有する鋼製のウェブ121の板厚twが2.0mmで、980MPaの引張強度を有する鋼製の車外側フランジ122及び車内側フランジ123の板厚tfが3.6mmである。
実験の結果、侵入量dは、57mmであった。また、例えば、他の条件を変えず、ウェブ121の板厚twが3.1mmで、車外側フランジ122及び車内側フランジ123の板厚tfが1.8mmである場合で、上記と同様の実験を行ったところ、侵入量dは、91mmであった。
したがって、侵入量dを小さくして、バッテリーケース20を防護する観点から、車外側フランジ122及び車内側フランジ123の板厚tfは、ウェブ121の板厚tw以上であることが好ましい。また、剛性を更に確保しつつ更に軽量化を図る観点から、tf≧twの条件下において、tfは、3.0mm以上4.5mm以下が望ましい。さらに、エネルギー吸収安定性を更に向上させる観点から、3.3mm以上4.2mm以下がより望ましい。
このように、ウェブ121は、上下方向に圧縮されているので、ウェブ121と、車外側フランジ122と、車内側フランジ123とが、互いの摩擦によって位置ずれしにくくなり、互いを接合しやすくでき。よって、衝撃吸収部材120を組み立てやすくできる。また、ウェブ121は、上下方向に圧縮されているので、車幅方向への座屈荷重を高めることができる。よって、効率よく衝撃エネルギーを吸収できる。
次に、車体1が地表に設置された電柱等のポール状の障害物に衝突して、側面部材構造100に車外側から衝撃荷重(衝撃エネルギー)が入力された際の作用について説明する。
図6は、第1実施形態に係る側面部材構造100に作用する曲げモーメント分布MD及び衝撃吸収部材120の変形モードQを説明する図であり、図6(A)は平面視であり、図6(B)は側面視である。なお、図6において、実線は、変形前の衝撃吸収部材120の形状を示す。2点鎖線は、変形した後の衝撃吸収部材120の形状と、障害物を模した剛体RBを示す。
車体1が地表に設置された電柱等のポール状の障害物に衝突すると、まず、ポール状の障害物が筒体110の車外側に接し、筒体110が押されて局所的に車内側に変形する。
すると、筒体110の変形に追従して、衝撃吸収部材120の車外側フランジ122が車内側に押されてZ方向周りに曲げ変形する。そして、その変形に追従して、衝撃吸収部材120のウェブ121の車外側端部121eが局所的に潰れるように変形する。この際、ある荷重まで抵抗しながら変形すると、ウェブ121に車幅方向での座屈が生じる。ここで、座屈のモードは高次モードであり、その座屈は、局所的にみると、車幅方向に垂直な断面に一様に生じるので、ウェブ121は、高い荷重を受けている状態のまま、更に変形する。
変形が進むと、高次モードの座屈が車幅方向に連続して起こり、ウェブ121は、局所的に車幅方向に連続して小刻みに波打つような提灯状に圧潰する。そして、その局所の前後方向に隣接する部分も、局所の変形に巻き込まれて圧潰する。
ここで、図6に示すように、衝撃エネルギーにより、衝撃吸収部材120は、2点鎖線で示されたような形状(変形モードQ)で、局所的に圧潰しながらも、車内側に撓むように変形する。この際、Z方向への変形は、車外側フランジ122及び車内側フランジ123による、衝撃吸収部材120におけるY方向周り及びZ方向周りの断面2次モーメント並びにX方向周りの断面2次極モーメントの増大効果により、抑制されている。このように、Z方向への変形を抑制できるので、衝撃吸収部材120は、効果的に衝撃エネルギーを吸収しながら車幅方向へ圧潰しながらも、Z方向周りの曲げ剛性を維持して、車内側への変形を抑制できる。
このように、側面部材構造100は、筒体110と衝撃吸収部材120とで協働することにより、側面部材構造100の車内側への変形を抑制しつつ、局所的なポール側突による衝撃エネルギーを吸収できる。よって、側面部材構造100より車内側に配置されるバッテリーパック21を効果的に防護できる。
次に、側面部材構造100の製造方法を説明する。
(1)まず、筒体110を準備する(筒体準備工程)。詳細には、車外側筒体110Aと車内側筒体110Bとを組み合わせて、前後方向に延びる筒体110とする。
(2)次に、衝撃吸収部材120を準備する(衝撃吸収部材準備工程)。詳細には、ウェブ121の両端部に、車外側フランジ122及び車内側フランジ123を設ける。そして、車外側フランジ122及び車内側フランジ123のリブ123Rとウェブ121とを、アーク溶接等で溶接して接合する。
(3)次に、筒体110の内部に、筒体110の少なくとも一方の端部である筒体端部から、衝撃吸収部材120を挿入する(挿入工程)。
(4)最後に、筒体端部と、衝撃吸収部材120の少なくとも一方の端部である衝撃吸収部材端部とを接合する(接合工程)。
このように、筒体110の中間部と、衝撃吸収部材120の中間部とを接合することが必須でなく、筒体110の端部と、衝撃吸収部材120の端部とを接合するのみで、筒体110と衝撃吸収部材120とを組み立てることができる。したがって、筒体110を完成させた後から、衝撃吸収部材120を挿入することで、側面部材構造100を製造できる。よって、高い衝撃吸収エネルギー吸収量を有し、高い曲げ剛性を有する側面部材構造100を、簡単に製造できる。
次に、第2実施形態に係る側面部材構造500について説明する。第2実施形態に係る側面部材構造500は、第1実施形態に係る側面部材構造100と比べて、主に、ウェブ521が、車幅方向に沿う中心軸を有する複数のパイプ(pipe)521pを前後方向に沿って並べて形成されている点で異なっている。以下、第1実施形態と第2実施形態とで共通する部分については、説明が省略される場合がある。
図7は、第2実施形態に係る側面部材構造500を示す、図1におけるA矢視断面図である。図8は、第2実施形態に係る側面部材構造500の一部を示す断面斜視図である。図9は、第2実施形態に係る側面部材構造500の一部を示す分解斜視図である。図10は、第2実施形態に係るウェブ521の一部を示す側面図である。
筒体510は、中空の細長い構造である。筒体510は、その長手方向を車体1の前後方向に沿わせて配置されている。筒体510は、2分割されており、車外側の車外側筒体510A及び車内側の車内側筒体510Bを有している。
衝撃吸収部材520は、その長手方向を車体1の前後方向に沿わせて、筒体510の内部に配置されている。
同様に、車内側フランジ523の前後方向に垂直な断面は、上下方向に延びる基部523Bと、基部523Bの上下両端部から車外側に延びる上リブ523RU及び下リブ523RDとをから形成された、略C字形状である。車内側フランジ523の断面形状は、前後方向に沿って一様でよい。
同様に、車内側フランジ523は、ウェブ521の車内側端部521iに対して、例えば、溶接によって接合されている。詳細には、衝撃吸収部材520は、車内側フランジ523とウェブ521との境界部分に、接合部525を形成している。
なお、接合部525は、溶接工数の低減の観点から、例えば、隅肉溶接によって、車内側フランジ523のリブ523Rとウェブ521との境界部分にのみ、形成されてもよい。
なお、車外側フランジ522の基部522Bの車内側面とウェブ521の車外側端面とは、接していてよく、離れていてもよい。車外側フランジ522の基部522Bの車内側面とウェブ521の車外側端面との間に隙間があると、その隙間でウェブ521の車幅方向の寸法公差を吸収でき、筒体510の車幅方向の内寸法と一致するように、衝撃吸収部材520の車幅方向の寸法を調節しやすくできる。同様に、車内側フランジ523の基部523Bの車外側面とウェブ521の車内側端面とは、接していてよく、離れていてもよい。
ここで、図7に示すように、車外側フランジ522の上リブ522RU及び車内側フランジ523の上リブ523RUは、それぞれの下面522CU,523CUが、ウェブ521の上方向への変形を拘束するように、ウェブ521の上端(ここでは、第1水平面部521aの上面)に沿って設けられていることが好ましい。すなわち、上リブ522RU及び上リブ523RUのそれぞれの下面522CU,523CUは、第1水平面部521aの上面に対して、隙間なく並行していてよい。
また、車外側フランジ522の上リブ522RU及び車内側フランジ523の上リブ523RUのそれぞれの下面522CU,523CUは、それぞれ、第1水平面部521aの上面と接した状態とすることが好ましい。
さらに、上リブ522RUの下面522CUは、少なくとも第1水平面部521aにおける最も車外側の端Q1と接し、上リブ523RUの下面523CUは、少なくとも第1水平面部521aにおける最も車内側の端Q2と接することが好ましい。
同様に、車外側フランジ522の下リブ522RD及び車内側フランジ523の下リブ523RDは、それぞれの上面522CD,523CDが、ウェブ521の下方向への変形を拘束するように、ウェブ521の下端(ここでは、第2水平面部521cの下面)に沿って設けられていることが好ましい。すなわち、下リブ522RD及び下リブ523RDのそれぞれの上面522CD,523CDは、第2水平面部521cの下面に対して、隙間なく並行していてよい。
また、車外側フランジ522の下リブ522RD及び車内側フランジ523の下リブ523RDのそれぞれの上面522CD,523CDは、第2水平面部521cの下面と接した状態とすることが好ましい。
さらに、下リブ522RDの上面522CDは、少なくとも第2水平面部521cにおける最も車外側の端Q3と接し、下リブ523RDの上面523CDは、少なくとも第2水平面部521cにおける最も車内側の端Q4と接することが好ましい。
これらにより、車外側フランジ522及び車内側フランジ523がウェブ521の車幅方向における両端部の変形を適切に拘束するので、ウェブ521の座屈荷重を高めることができる。
各パイプ521pは、例えば、車幅方向に沿う中心軸に対して垂直な断面が矩形状である。断面は、前後方向に扁平な矩形状である。各パイプ521pは、例えば、1mm程度の板厚tpを有している。各パイプ521pは、例えば、鋼製であり、980MPaの引張強度を有している。
衝撃吸収部材におけるウェブの形態は、第1実施形態におけるウェブ121又は第2実施形態におけるウェブ521に限らない。衝撃吸収部材におけるウェブは、例えば、金属製、好ましくは鋼製の多孔質体であってもよい。
また、上述の第1実施形態及び第2実施形態では、衝撃吸収部材120又は衝撃吸収部材520を、それぞれ単体で用いた場合で説明したが、これに限らず、単体の筒体110又は510に対して、衝撃吸収部材120を複数用いてよく、衝撃吸収部材520を複数用いてよく、衝撃吸収部材120及び衝撃吸収部材520を組み合わせて複数用いてもよい。これらの際、複数の衝撃吸収部材120又は衝撃吸収部材520は、互いに平行になるように上下に配置してよい。
次に、実施例の側面部材構造100に対して行った数値解析の結果について説明する。図1から図6に示すような第1実施形態の側面部材構造100を実施例とした。また、実施例の衝撃吸収部材と質量等価のウェブのみの衝撃吸収部材を用い、その他の構造を実施例と同じとした側面部材構造を比較例とした。実施例及び比較例に対して構造モデルに対して数値解析を行った。
図11は、侵入量dの数値解析結果を示す図である。
ウェブ121、車外側フランジ122及び車内側フランジ123の材質は、いずれも、980MPaの引張強度を有する鋼製とした。
車外側フランジ122の板厚tfeと車内側フランジ123の板厚tfiとを、同じ板厚tfとした。ウェブ121の高さHを27mmとした。
衝撃吸収部材120の全幅を137mmとした。
ウェブ121における全ての第1水平面部121aの上面を、車外側フランジ122の上リブ122RUの車内側の端面と車内側フランジ123の上リブ123RUの車外側の端面とに隅肉溶接した。
ウェブ121における全ての第2水平面部121cの下面を、車外側フランジ122の下リブ122RDの車内側の端面と車内側フランジ123の下リブ123RDの車外側の端面とに隅肉溶接した。図11に示すような板厚twと板厚tfの組み合わせの異なる衝撃吸収部材120を含む複数の構造モデルを用意した。車外側フランジ122及び車内側フランジ123とウェブ121とを合わせた衝撃吸収部材120の質量が、いずれの構造モデルにおいても同じになるように、ウェブ121の板厚twとフランジ122,123の板厚tfとを組み合わせた。
ウェブ121の板厚twとフランジ122,123の板厚tfの組み合わせは、(tw,tf);(1.2mm,4.5mm),(1.4mm,4.2mm),(1.6mm,3.9mm),(1.8mm,3.6mm),(2.0mm,3.3mm),(2.2mm,3.0mm),(2.4mm,2.7mm),(2.6mm,2.4mm)、とした。
このように、実施例の側面部材構造100は、ウェブ121の車外側端部に接合される車外側フランジと、ウェブ121の車内側端部に接合される車内側フランジとを有しているので、侵入量dを確実に低減できる。しかも、実施例の側面部材構造100における車外側フランジ122及び車内側フランジ123は、ウェブ121を上下から挟むように配置されるリブ122R,123Rを有しているので、侵入量dを確実に大きく低減できる。
2D ピッチ
10 フレーム
20 バッテリーケース
21 バッテリーパック
100,500 側面部材構造
100S 支持部
110,510 筒体
110A,510A 車外側筒体
110B,510B 車内側筒体
120,520 衝撃吸収部材
121,521 ウェブ
121a 第1水平面部
121b 第1縦面部
121c 第2水平面部
121d 第2縦面部
121e,521e 車外側端部
121i,521i 車内側端部
122,522 車外側フランジ
122B,522B 基部
122R,522R リブ
122RD,522RD 下リブ
122RU,522RU 上リブ
123,523 車内側フランジ
123B,523B 基部
123R,523R リブ
123RD,523RD 下リブ
123RU,523RU 上リブ
124 接合部
125 接合部
160,560 締結具
200 交差部材
300 フロアパネル
521p パイプ
521p1 第1パイプ
521p2 第2パイプ
524,525 接合部
B 幅
L 全長
MD モーメント分布
MM 最大曲げモーメント
N 部分
Q 変形モード
RL 稜線
t,tf,tfe,tfi,tp,tw 板厚
d 侵入量
RB 剛体
F 荷重
P1,P2,P3,P4 端
Claims (9)
- 車体の側面部材構造であって、
前記車体の前後方向に延びる筒体と、前記筒体の内部に配置された衝撃吸収部材とを備え、
前記衝撃吸収部材は、前記前後方向に沿って延び、車幅方向に扁平なウェブと、
前記ウェブの車外側端部に接合され、前記前後方向に沿って延びる車外側フランジと、
前記ウェブの車内側端部に接合され、前記前後方向に沿って延びる車内側フランジと、を有し、
前記車外側フランジ及び前記車内側フランジは、前記ウェブを上下から挟むように配置され、前記前後方向に沿って延びるリブを有する
ことを特徴とする車体の側面部材構造。 - 前記ウェブは、前記リブによって上下から挟まれた状態で上下方向に圧縮されている
ことを特徴とする請求項1に記載の車体の側面部材構造。 - 前記ウェブの板厚は、前記車外側フランジの板厚及び前記車内側フランジの板厚以下である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車体の側面部材構造。 - 前記リブと前記ウェブとは、互いに接合される
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車体の側面部材構造。 - 前記ウェブは、前記前後方向に沿って上下に交互に屈曲を繰り返す波形状の板である
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車体の側面部材構造。 - 前記ウェブは、金属製の多孔質体である
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車体の側面部材構造。 - 前記ウェブは、車幅方向に沿う中心軸を有する複数のパイプを前記前後方向に沿って並べて形成される
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車体の側面部材構造。 - 前記複数のパイプにおける隣り合う第1パイプ及び第2パイプは、互いに接合される
ことを特徴とする請求項7に記載の車体の側面部材構造。 - 前記筒体は、前記車体を車幅方向に交差する交差部材によって車幅方向を支持される支持部を有し、
前記車外側フランジの板厚及び前記車内側フランジの板厚は、前記筒体における前記支持部を除く中間部に対して車幅方向に荷重が作用した際に、前記筒体の前記前後方向に垂直な断面に生じる曲げモーメント分布に応じて、前記前後方向で異なる部分を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の車体の側面部材構造。
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