(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023153598
(43)【公開日】2023-10-18
(54)【発明の名称】車両の下部車体構造
(51)【国際特許分類】
B62D 25/20 20060101AFI20231011BHJP
B62D 21/02 20060101ALI20231011BHJP
【FI】
B62D25/20 F
B62D21/02 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022062969
(22)【出願日】2022-04-05
(71)【出願人】
【識別番号】000003137
【氏名又は名称】マツダ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100176304
【弁理士】
【氏名又は名称】福成 勉
(72)【発明者】
【氏名】木▲崎▼ 勇
(72)【発明者】
【氏名】福島 拓人
(72)【発明者】
【氏名】本田 正徳
(72)【発明者】
【氏名】河村 力
【テーマコード(参考)】
3D203
【Fターム(参考)】
3D203BB12
3D203BB22
3D203CA24
3D203CA37
3D203CA45
(57)【要約】
【課題】サイドシルの重量および製造コストを増大させずにスモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシルの変形を抑制することが可能な車両の下部車体構造を提供する。
【解決手段】車体を構成するサイドシル2は、サイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12を備える。サイドシルインナ12の上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部)は、サイドシル2の内側に折曲されることにより第2折曲部34(折曲部)が形成され、かつ、サイドシルアウタ11に近づくにつれてサイドシルインナ12が上下方向に拡幅する方向に傾斜する上側傾斜面部36および下側傾斜面部39(傾斜面部)と、第2折曲部34から車内側に向かって車幅方向に延びる第2上面部37および第2下面部40(車幅方向面部)とを備える。
【選択図】
図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両前後方向に各々延びるサイドシルアウタとサイドシルインナとが協働して閉断面を構成するサイドシルと、
前記サイドシルの前端部よりも車両後方側の位置で前記サイドシルインナに接合され、前記サイドシルから車幅方向内側に延びるクロスメンバと、
を備え、
前記サイドシルインナは、上面部と、当該上面部から下方に離間した下面部とを備え、
前記上面部および前記下面部は、それぞれ、少なくとも車両前後方向における前記サイドシルの前端部と前記クロスメンバとの間の領域において、前記上面部および前記下面部が前記サイドシルの内側に折曲され、かつ、その折曲部から前記サイドシルアウタに向かって延びるとともに前記サイドシルアウタに近づくにつれて前記サイドシルインナが上下方向に拡幅する方向に傾斜する傾斜面部と、前記折曲部から車内側に向かって車幅方向に延びる車幅方向面部とを備える、
ことを特徴とする車両の下部車体構造。
【請求項2】
請求項1に記載の車両の下部車体構造において、
前記クロスメンバの上面は、前記サイドシルインナの前記上面部における前記車幅方向面部と同じ高さに位置している、
ことを特徴とする車両の下部車体構造。
【請求項3】
請求項1または2に記載の車両の下部車体構造において、
前記クロスメンバは、前記サイドシルインナの前記上面部および前記下面部の少なくとも一方における前記車幅方向面部に接合する第1フランジ部を有する、
車両の下部車体構造。
【請求項4】
請求項1または2に記載の車両の下部車体構造において、
前記サイドシルインナは、車幅方向内側の端部において上下方向に延びて前記上面部および前記下面部を連結する縦壁部を備え、
前記クロスメンバは、前記サイドシルインナの前記縦壁部と接合する第2フランジ部を備える。
ことを特徴とする車両の下部車体構造。
【請求項5】
請求項1または2に記載の車両の下部車体構造において、
前記サイドシルインナは、車幅方向内側の端部において上下方向に延びて前記上面部および前記下面部を連結する縦壁部を備え、
前記縦壁部は、車両前後方向に延びるビードを有する、
ことを特徴とする車両の下部車体構造。
【請求項6】
請求項5に記載の車両の下部車体構造において、
前記ビードは、前記サイドシルの前端部から少なくとも前記クロスメンバの後端部まで延びている、
ことを特徴とする車両の下部車体構造。
【請求項7】
請求項1または2に記載の車両の下部車体構造において、
前記サイドシルインナは、前記上面部および前記下面部におけるサイドシルアウタ側の端部に設けられた上下一対のフランジ部をさらに備え、
前記サイドシルは、前記サイドシルインナの前記上下一対のフランジ部を連結する連結板部をさらに備える、
ことを特徴とする車両の下部車体構造。
【請求項8】
請求項7に記載の車両の下部車体構造において、
前記連結板部は、車両前後方向において前記サイドシルにおける車体のドア開口部を構成する部分に配置されている、
ことを特徴とする車両の下部車体構造。
【請求項9】
請求項8に記載の車両の下部車体構造において、
前記連結板部は、当該連結板部の曲げ強度が前記サイドシルアウタおよび前記サイドシルインナの曲げ強度よりも小さい構成を有する、
ことを特徴とする車両の下部車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の下部車体構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
車両のスモールオーバーラップ衝突時(すなわち、正面衝突であって車両前面のうち車幅方向における1/4以下の範囲に部分的に衝突荷重がかかる衝突の時)には、車体下部の両側部の骨格を構成する一対のサイドシルのうちのいずれか一方には、サイドシル前方に位置する前輪を介して、サイドシルの前端部に対して車両後方かつ車内側に向かって衝突荷重が加わることにより、サイドシルの前端部が車内側に曲げ変形して車内空間を狭めるおそれがある。このようなスモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシルの曲げ変形を防ぐために、従来から種々の車体構造が提案されている。
【0003】
特許文献1記載の車体構造は、車両前後方向に延びる閉断面構造のサイドシル(ロッカ)を備え、サイドシルを補強するために、サイドシルの車外側部分を構成するサイドシルアウタの前端部の内部には、複数の補強部材が設けられている。補強部材は、サイドシルアウタの内面のうち前面部(車両前方側の面)、側面部(車内側を向く面)、および下面部などに接合することにより、サイドシルアウタの前端部を内部から補強し、スモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシルの曲げ変形の防止を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の車体構造では、スモールオーバーラップ衝突への対策のためにサイドシルアウタ前端部に補強部材が設けられているが、車両サイズが大きくなる場合などの要因でスモールオーバーラップ衝突時の衝突荷重が増大する場合には、大きな衝突荷重に対して変形を抑制するために補強部材の重量およびコストが増大するという問題がある。
【0006】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、サイドシルの重量および製造コストを増大させずにスモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシルの変形を抑制することが可能な車両の下部車体構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために本発明の車両の下部車体構造は、車両前後方向に各々延びるサイドシルアウタとサイドシルインナとが協働して閉断面を構成するサイドシルと、前記サイドシルの前端部よりも車両後方側の位置で前記サイドシルインナに接合され、前記サイドシルから車幅方向内側に延びるクロスメンバと、を備え、前記サイドシルインナは、上面部と、当該上面部から下方に離間した下面部とを備え、前記上面部および前記下面部は、それぞれ、少なくとも車両前後方向における前記サイドシルの前端部と前記クロスメンバとの間の領域において、前記上面部および前記下面部が前記サイドシルの内側に折曲され、かつ、その折曲部から前記サイドシルアウタに向かって延びるとともに前記サイドシルアウタに近づくにつれて前記サイドシルインナが上下方向に拡幅する方向に傾斜する傾斜面部と、前記折曲部から車内側に向かって車幅方向に延びる車幅方向面部とを備えることを特徴とする。
【0008】
かかる構成によれば、サイドシルインナの上面部および下面部は、それぞれ、少なくとも車両前後方向におけるサイドシルの前端部とクロスメンバとの間の領域において、上面部および下面部がサイドシルの内側に折曲され、かつ、その折曲部からサイドシルアウタに向かって延びるとともにサイドシルアウタに近づくにつれてサイドシルインナが上下方向に拡幅する方向に傾斜する傾斜面部と、折曲部から車内側に向かって車幅方向に延びる車幅方向面部とを備える。この構成では、スモールオーバーラップ衝突時において、サイドシルの前端部には車両後方かつ車幅方向内側の方向に衝突荷重が入力されたとき、サイドシルにはクロスメンバとサイドシルインナとの接合部分を支点としてサイドシルには曲げ荷重が入力されるが、サイドシルインナの上面部および下面部のそれぞれの折曲部が断面内側に変位する過程では、折曲部からサイドシルアウタ側に延びる傾斜面部ではサイドシルインナが上下方向に拡幅する方向への傾斜が大きくなる一方で、折曲部から車内側に延びる車幅方向面部は衝突荷重の方向に対して略平行な状態を維持できる。このため、サイドシルインナ自体で高い反力を生じることができ、サイドシルの曲げ変形を抑制することが可能である。したがって、上記の構成では、従来のようにサイドシル内部に補強部材を設けなくてもよいので、サイドシルの重量および製造コストを増大させずにスモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシルの変形を抑制することが可能である。
【0009】
上記の車両の下部車体構造において、前記クロスメンバの上面は、前記サイドシルインナの前記上面部における前記車幅方向面部と同じ高さに位置しているのが好ましい。
【0010】
かかる構成によれば、スモールオーバーラップ衝突時に曲げ荷重を受けるサイドシルを当該サイドシルのねじれを抑制しながらクロスメンバによって支持することが可能である。
【0011】
上記の車両の下部車体構造において、前記クロスメンバは、前記サイドシルインナの前記上面部および前記下面部の少なくとも一方における前記車幅方向面部に接合する第1フランジ部を有するのが好ましい。
【0012】
かかる構成によれば、サイドシルインナの上面部および下面部の少なくとも一方において、折曲部よりも車内側の車幅方向面部がクロスメンバの第1フランジ部に接合されているので、スモールオーバーラップ衝突時のサイドシルの変形過程においてサイドシルインナの車幅方向面部の変形を抑制し、車幅方向面部を衝突荷重の方向に対して略平行な状態に確実に維持できる。
【0013】
上記の車両の下部車体構造において、前記サイドシルインナは、車幅方向内側の端部において上下方向に延びて前記上面部および前記下面部を連結する縦壁部を備え、前記クロスメンバは、前記サイドシルインナの前記縦壁部と接合する第2フランジ部を備えるのが好ましい。
【0014】
かかる構成では、サイドシルインナの車幅方向内側の端部に位置する縦壁部がクロスメンバの第2フランジ部に接合されているので、スモールオーバーラップ衝突時に曲げ荷重を受けるサイドシルをクロスメンバによって確実に支持することが可能である。
【0015】
上記の車両の下部車体構造において、前記サイドシルインナは、車幅方向内側の端部において上下方向に延びて前記上面部および前記下面部を連結する縦壁部を備え、前記縦壁部は、車両前後方向に延びるビードを有するのが好ましい。
【0016】
かかる構成によれば、サイドシルインナを含むサイドシル全体の曲げ変形に対する剛性を向上することが可能である。
【0017】
上記の車両の下部車体構造において、前記ビードは、前記サイドシルの前端部から少なくとも前記クロスメンバの後端部まで延びているのが好ましい。
【0018】
かかる構成によれば、サイドシルはサイドシル前端部からクロスメンバの後端部までの部分がビードによって剛性が向上しているので、スモールオーバーラップ衝突時にサイドシルの前端部に衝突荷重が入力したときにサイドシルの曲げ変形を効果的に防止することが可能である。
【0019】
上記の車両の下部車体構造において、前記サイドシルインナは、前記上面部および前記下面部におけるサイドシルアウタ側の端部に設けられた上下一対のフランジ部をさらに備え、前記サイドシルは、前記サイドシルインナの前記上下一対のフランジ部を連結する連結板部をさらに備えるのが好ましい。
【0020】
かかる構成によれば、スモールオーバーラップ衝突時にサイドシルの前端部に衝突荷重が入力したときに、サイドシルインナの上面部および下面部は上下に離れる方向の力が作用するが、上面部および下面部の端部に設けられた上下一対のフランジ部が連結板部で連結されているので、サイドシルインナの上面部および下面部の断面崩れを連結板部の張力で抑制することが可能である。
【0021】
上記の車両の下部車体構造において、前記連結板部は、車両前後方向において前記サイドシルにおける車体のドア開口部を構成する部分に配置されているのが好ましい。
【0022】
車体のドア開口部は、上下方向に延びるピラーが無い領域であり、サイドシルの支持剛性が弱い領域であるが、上記のように、連結板部がサイドシルにおけるドア開口部を構成する部分に配置されているので、ピラーが無い領域でも、サイドシルインナの上面部および下面部の断面崩れを連結板部の張力で確実に抑制することが可能である。
【0023】
上記の車両の下部車体構造において、前記連結板部は、当該連結板部の曲げ強度が前記サイドシルアウタおよび前記サイドシルインナの曲げ強度よりも小さい構成を有するのが好ましい。
【0024】
かかる構成によれば、連結板部の質量およびコストを抑えながらサイドシルインナの断面変形の抑制が可能である。
【発明の効果】
【0025】
以上のように、本発明の車両の下部車体構造によれば、サイドシルの重量および製造コストを増大させずにスモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシルの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【
図1】本発明の実施形態に係る車両の下部車体構造を備えた車体の全体構成を示す斜視図である。
【
図2】
図1のサイドシル、クロスメンバ、およびヒンジピラーの配置を示す拡大平面図である。
【
図3】
図1のサイドシル、クロスメンバ、およびヒンジピラーの配置を示す拡大斜視図である。
【
図6】スモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシルの変形を示す断面説明図である。
【
図7】本実施形態および比較例におけるスモールオーバーラップ衝突時のサイドシルの曲げ荷重の時間的変化を示すグラフである。
【
図8】本発明の比較例である一般的なサイドシルおよびクロスメンバの断面図でる。
【
図9】本実施形態のサイドシルにおけるスモールオーバーラップ衝突時の応力分布を示す説明図でる。
【
図10】比較例のサイドシルにおけるスモールオーバーラップ衝突時の応力分布を示す図でる。
【
図11】本発明の変形例としてビードがクロスメンバの前端部で終わっている例および比較例におけるサイドシルの曲げ荷重の時間的変化を示すグラフである。
【
図12】車両側突時において
図1のサイドシルに曲げ荷重が生じることを示す斜視説明図である。
【
図13】(a)~(d)は、車両側突時におけるサイドシルの変形過程を示す断面説明図である。
【
図14】本実施形態および比較例におけるサイドシルの曲げモーメントの時間的変化を示すグラフである。
【
図15】本実施形態および比較例におけるサイドシルのねじりモーメントの時間的変化を示すグラフである。
【
図16】折曲部の位置を考察するための試験用の縦板を示す図である。
【
図17】縦板の全高さに対する縦板上端から折曲部までの距離の比率を変えた場合の座屈耐力比の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の実施形態に係る車両の下部車体構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0028】
図1~4に示されるように、本発明の実施形態に係る車両の下部車体構造が適用された車体1は、車体1の骨格を構成する骨格部材として、車幅方向Yの両側に離間した位置で車両前後方向Xに延びる一対のサイドシル2と、車幅方向Yに延びて一対のサイドシル2を連結するクロスメンバ3とを備える。また、車幅方向Yの両側には、他の骨格部材として、それぞれサイドシル2から上方Z1に延びるピラーとして、車両前後方向Xから順にヒンジピラー4、センターピラー5、およびリアピラー6が互いに間隔をあけて立設されている。本実施形態のサイドシル2は、ヒンジピラー4からリアピラー6までの間で車両前後方向Xに延びている。さらに、ヒンジピラー4の上端からセンターピラー5の上端へ向けて車両上方Z1つ後方X2に延びるフロントピラー7が設けられている。これらサイドシル2、ヒンジピラー4、センターピラー5、およびフロントピラー7によって車両前側のドア開口部8が形成される。ドア開口部8(具体的には、ヒンジピラー4におけるドア開口部8を構成する部分)には、図示しないドアが開閉自在に取り付けられる。また、車体1の一対のサイドシル2の間には、車体床部を構成するフロアパネル9が設けられている。
【0029】
図4~5に示されるように、サイドシル2は、車体1の両側部において車両前後方向Xに延びるとともに閉断面Cを有する略筒状の部材であり、上方Z1および下方Z1にそれぞれ突出する後述の一対のフランジ部23および一対のフランジ部33を有する。
【0030】
車体1の骨格部材であるサイドシル2は、サイドシルアウタ11と、サイドシルアウタ11に対して車幅方向内側Y2に位置するサイドシルインナ12と、サイドシルアウタ11とサイドシルインナ12との間に挟まれた連結板部14とを備える。
【0031】
サイドシルアウタ11は、2枚のスチールなどの板材(主板材20およびパッチ13)によって構成され、サイドシルインナ12および連結板部14は、1枚のスチールなどの板材によって構成されている。
【0032】
サイドシルアウタ11は、上下一対のフランジ部23を有し、サイドシル2の車幅方向外側Y1の部分を構成する部材である。サイドシルインナ12は、上下一対のフランジ部33を有し、サイドシル2の車幅方向内側Y2の部分を構成する部材である。
【0033】
サイドシルアウタ11のフランジ部23とサイドシルインナ12のフランジ部33とが接合されることによりサイドシル2を構成している。すなわち、サイドシル2の閉断面Cは、同一方向(本実施形態では車両前後方向X)に各々延びるサイドシルアウタ11とサイドシルインナ12とが協働する(具体的には接合する)ことにより構成されている。
【0034】
以下、サイドシルアウタ11の構成についてさらに詳細に説明する。
図4~5に示されるように、本実施形態のサイドシルアウタ11は、スチールなどからなる2枚の板材である主板材20とパッチ13とを接合するとともにプレス成形により、ハット断面形状(すなわち、一対のフランジ部23を有する形状)に加工されている。
【0035】
サイドシルアウタ11は、具体的には、上下方向Zに延びる縦壁部21と、縦壁部21の両端部からサイドシルインナ12に向けて上下方向Zに広がるように車幅方向内側Y2に延びる一対の側面部22としての上側側面部22Aおよび下側側面部22Bと、当該一対の側面部22の車幅方向内側Y2の端部から上方Z1および下方Z2にそれぞれ延びる一対のフランジ部23とを備える。下側側面部22Bは、上側側面部22Aの下方に離間した位置にある。
【0036】
一対の側面部22(すなわち、上側側面部22Aおよび下側側面部22B)は、それぞれ、側面部22がサイドシル2の内側に折曲されることによって形成された第1折曲部24と、第1折曲部24を起点として第1折曲部24より縦壁部21側に位置する第1部分25と、第1折曲部24を起点として第1折曲部24より縦壁部21から離れる側に位置する第2部分26とを備える。
【0037】
第1折曲部24は、側面部22(具体的には、主板材20の側面部22に相当する部分)がサイドシル2の内側に折曲されることによって形成されている。
【0038】
車両側突時(車外側から車両側方への障害物等の衝突時)などでサイドシル2にサイドシル2を車内側へ曲げる曲げ荷重B2(
図12参照)が入力された際には、縦壁部21では、圧縮応力が生じる。また、一対の側面部22のそれぞれでは、第1部分25に圧縮応力が生じるとともに第2部分26に引張応力が生じる。
【0039】
そこで、本実施形態のサイドシルアウタ11では、第1部分25(第1部分)は、縦壁部21を圧縮させる曲げ荷重B2に対して第2部分26(第2部分)よりも高剛性となるように構成されている。本実施形態では、第1部分25は、2枚の板材(主板材20およびパッチ13)を接合することによって構成されている。
図5に示されるパッチ13は、主板材20の内側に接合される。パッチ13は、本体部13aと、当該本体部13aの両側部が折れ曲がって形成された一対の両側部13bとを有する。本体部13aが縦壁部21に接合されるとともに、両側部13bが第1部分25に接合されている。両側部13bの先端の位置は、第1折曲部24の位置と一致している。これにより、サイドシルアウタ11のうち縦壁部21および一対の側面部22のうちの第1部分25の部位が高剛性になり、パッチ13が無い第2部分26は低剛性になる。
【0040】
また、本実施形態の側面部22では、第1部分25は主板材20およびパッチ13を接合することによって構成され、第2部分26が主板材20のみで構成されている。これにより、側面部22は、当該側面部22の剛性が第1折曲部24を境界として第1部分25の剛性から第2部分26の剛性に不連続に変化するように構成されている。言い換えれば、本実施形態の第1部分25および第2部分26は、それぞれの領域内では一律の剛性を有しているのが、第1折曲部24では第1部分25の剛性と第2部分26の剛性とが急激に変化するように構成されている。
【0041】
パッチ13は、主板材20の車幅方向外側Y1または内側Y2のいずれかの面に接合すればよいが、主板材20の車幅方向外側Y1の面に接合する方が車両衝突時において第1部分25がつぶれにくい(変形しにくい)という点で好ましい。
【0042】
本実施形態では、上記のように側面部22が上記のように第1折曲部24を境界として部高剛性の第1部分25と低剛性の第2部分26とが不連続に変化する構成を有しているので、車両側突時にサイドシル2に曲げ荷重B2(
図12参照)が入力されたときは第1折曲部24で座屈しやすくなっている。したがって、
図5に示されるように、第1折曲部24における第1部分25の延長線と第2部分16との間の角度θは、30度以下に設定されていてもサイドシル2は確実に座屈可能である。
【0043】
つぎに、サイドシルインナ12の構成について詳細に説明する。
図4~5に示されるように、サイドシルインナ12は、1枚のスチールなどの板材をプレス成形することにより、ハット断面形状(すなわち、一対のフランジ部23を有する形状)に加工されている。
【0044】
サイドシルインナ12は、具体的には、車幅方向内側Y2の端部において上下方向Zに延びる縦壁部31と、縦壁部31の両端部からサイドシルアウタ11に向けて上下方向Zに広がるように車幅方向外側Y1に延びる一対の側面部32(すなわち、上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部))と、当該上側側面部32Aおよび下側側面部32Bの車幅方向外側Y1(すなわち、サイドシルアウタ11側)の端部から上方Z1および下方Z2にそれぞれ延びる一対のフランジ部33とを備える。下側側面部32B(下面部)は、上側側面部32A(上面部)の下方Z2に離間して配置されている。なお、サイドシル2に曲げ荷重B2(
図1参照)が入力された際には、縦壁部31には引張応力が生じる。
【0045】
縦壁部31の上下方向Zにおいて中間付近には、
図3および
図5に示されるように、サイドシルインナ12の補強のためのビード31aがサイドシルインナ12の延設方向(すなわち、車両前後方向X)に延びるように設けられている。ビード31aは、縦壁部31の中間付近をサイドシル2の内方(車幅方向外側Y1)へ凹ますことにより形成される。本実施形態のビード31aは、
図3に示されるように、サイドシル2の車両前方側X1の前端部2b(ヒンジピラー4との連結部分)からクロスメンバ3の車両後側X2端部の位置Eまで延びている。
【0046】
上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部)は、それぞれ、サイドシル2の内側に折れ曲がることにより形成された第2折曲部34(折曲部)と、2つの車幅方向Yに延びる面(
図5の符号35、37、38、40で示される面を参照)とを備える。つまり、上側側面部32Aおよび下側側面部32Bは、2つの段を有する略階段状の断面を有する。
【0047】
具体的には、上側側面部32Aは、車幅方向Yに延びる第1上面部35と、上記第1上面部35の車幅方向内側Y2端部35aから車幅方向内側Y2かつ下側Z2に延びる上側傾斜面部36(傾斜面部)と、上記上側傾斜面部36の車幅方向内側Y2端部から上記の第2折曲部34(折曲部)を形成しながら車幅方向内側Y2に延びる第2上面部37(車幅方向面部)とを備える。
【0048】
また、下側側面部32Bは、上記第1上面部35から下方に離間した位置で車幅方向Yに延びる第1下面部38と、上記第1下面部38の車幅方向内側Y2端部38aから車幅方向内側Y2かつ上側Z1に延びる下側傾斜面部39(傾斜面部)と、上記下側傾斜面部39の車幅方向内側Y2端部から上記の第2折曲部34(折曲部)を形成しながら車幅方向内側Y2に延びる第2下面部40(車幅方向面部)とを備える。下側側面部32Bは、上側側面部32Aと線対称の形状を有する。したがって、車幅方向Yにおいて、第1下面部38は第1上面部35と同じ幅を有し、下側傾斜面部39は上側傾斜面部36と同じ幅および傾斜角を有し、第2下面部40は第2上面部37と同じ幅を有する。
【0049】
すなわち、サイドシルインナ12は、上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部)がサイドシル2の内側に折曲されることによって形成された折曲部として、上記第2上面部37と上記上側傾斜面部36との間、および、上記第2下面部40と上記下側傾斜面部39との間にサイドシル2の断面内側に折れ曲がる上下一対の第2折曲部34を有する構成になっている。
【0050】
また、傾斜面部としての上側傾斜面部36および下側傾斜面部39は、第2折曲部34からサイドシルアウタ11に向かって延びるとともにサイドシルアウタ11に近づくにつれてサイドシルインナ12が上下方向Zに拡幅する方向に傾斜する。さらに、車幅方向面部としての第2上面部37および第2下面部40は、第2折曲部34から車内側Y2に向かって車幅方向Yに延びる。
【0051】
本実施形態では、サイドシルインナ12の上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部)は、スモールオーバーラップ衝突時にサイドシル2の曲げ変形を抑制するために、少なくとも車両前後方向Xにおけるサイドシル2の前端部2bとクロスメンバ3との間の領域において、上記の第2折曲部34(折曲部)と、上側傾斜面部36および下側傾斜面部39(傾斜面部)と、第2上面部37および第2下面部40(車幅方向面部)とを備えていればよいが、サイドシル2の全長にわたって備えていてもよい。
【0052】
縦壁部31は、上下方向Zに延び、上記第2上面部37と上記第2下面部40の車幅方向内側Y2端部同士を連結し、これにより、上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部)の連結を達成する。
【0053】
図3~4に示されるように、サイドシルインナ12には、車幅方向Yに延びるクロスメンバ3の端部が接合されている。本実施形態では、クロスメンバ3は、サイドシル2の前端部2bよりも車両後方側X2の位置でサイドシルインナ12に接合され、サイドシル2から車幅方向内側Y2に延びる。
【0054】
クロスメンバ3は、その端部において、上記のサイドシルインナ12に接合される3つのフランジ部、第1フランジ部41、第2フランジ部42、および第3フランジ部43を有する。第1フランジ部41は、クロスメンバ3の上面3aから車幅方向外側Y1に延び、サイドシルインナ12の第2上面部37に接合されている。第2フランジ部42は、クロスメンバ3の側面3b(車両前後方向Xを向く面)の車幅方向外側Y1の端縁から車両前後方向Xに延び、サイドシルインナ12の縦壁部31に接合されている。第3フランジ部43は、クロスメンバ3の底壁部の車幅方向外側Y1の端縁から上方Z1(すなわち、クロスメンバ3の内方)に延び、縦壁部31に接合されている。
【0055】
スモールオーバーラップ衝突時にサイドシル2のねじれ抑制のために、クロスメンバ3の上面3aは、サイドシルインナ12の第2上面部37(車幅方向面部)と同じ高さに位置しているのが好ましい。
【0056】
上記の第1フランジ部41は、クロスメンバ3の上面3aから車幅方向外側Y1に延び、サイドシルインナ12の第2上面部37に接合されているが、さらに、追加の第1フランジ部41として、クロスメンバ3の下面から車幅方向外側Y1に延び、サイドシルインナ12の第2下面部40に接合されてもよい。
【0057】
図5に示されるように、本実施形態のサイドシル2では、サイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12が並ぶ所定方向(車幅方向Y)における車幅方向外側Y1に位置する第1部分である第1部分25の幅L2は、当該所定方向(車幅方向Y)におけるサイドシル2の全幅L1に対して1/4以下になるように設定されているので、車両側突時などで曲げ荷重B2(
図12参照)が入力された際にサイドシル2を第1折曲部24の部位で確実に座屈できるようになっている。
【0058】
また、
図5に示されるように、サイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12が並ぶ所定方向(車幅方向Y)における第2上面部37および第2下面部40の幅L3は、当該所定方向(車幅方向Y)におけるサイドシル2の全幅L1に対して1/4以下になるように設定されているので、車両側突時などで曲げ荷重B2が入力された際に第2上面部37および第2下面部40の部位での座屈を抑制してサイドシル2を第2折曲部34の部位で確実に座屈できるようになっている。
【0059】
また、
図5に示されるように、サイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12のそれぞれのフランジ部23、33(とくに上方Z1に突出するフランジ部23、33)は、
図1のドア開口部8の位置(車幅方向Yにおける位置)の基準となるが、サイドシル2の断面中心Oより車幅方向外側Y1に配置されているので、車内空間の確保が可能になっている。
【0060】
図4~5に示されるように、連結板部14は、サイドシルアウタ11の上下一対のフランジ部23とサイドシルインナ12の上下一対のフランジ部33との間に挟まれた状態で当該上下一対のフランジ部23の間および上下一対のフランジ部33の間を連結する。
【0061】
連結板部14は、サイドシル2の内部であれば車両前後方向Xの任意の位置に設置することが可能であるが、
図1に示されるように、車両前後方向Xにおいてサイドシル2における車体1のドア開口部8を構成する部分2aを補強して当該部分2aでの座屈を促すなどの効果を得るために、連結板部14が配置されているのが好ましい。
【0062】
連結板部14は、当該連結板部14の曲げ強度がサイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12の曲げ強度よりも小さい構成を有する。具体的には、サイドシルアウタ11を構成する主板材20およびパッチ13、ならびにサイドシルインナ12を構成する板材よりも薄い板材で構成されている。
【0063】
一対の側面部22の第1折曲部24は、縦壁部21からの距離が等距離になるように配置されている。すなわち、この構成では、サイドシルアウタ11の第1折曲部24が上下対称の位置にある。
【0064】
(本実施形態の特徴)
(1)
本実施形態の車両の下部車体構造では、
図5に示されるように、サイドシルインナ12の上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部)は、それぞれ、少なくとも車両前後方向Xにおけるサイドシル2の前端部2bとクロスメンバ3との間の領域において、上側側面部32Aおよび下側側面部32Bがサイドシル2の内側に折曲されることによって第2折曲部34が形成され、かつ、その第2折曲部34からサイドシルアウタ11に向かって延びるとともにサイドシルアウタ11に近づくにつれてサイドシルインナ12が上下方向Zに拡幅する方向に傾斜する上側傾斜面部36および下側傾斜面部39(傾斜面部)と、第2折曲部34から車内側Y2に向かって車幅方向Yに延びる第2上面部37および第2下面部40(車幅方向面部)とを備える。
【0065】
この構成では、
図1~2および
図6に示されるように、車両のオーバーラップ衝突時において、サイドシル2の前端部2bには車両後方X2かつ車幅方向内側Y2の方向に本車両の前輪Wを介して衝突荷重Aが入力される。このとき、サイドシル2にはクロスメンバ3とサイドシルインナ12との接合部分(第1~第3フランジ部41~43が設けられたクロスメンバ3の端部付近)を支点としてサイドシル2には曲げ荷重B1が入力される。
【0066】
図6に示されるように、曲げ荷重B1の入力後にサイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bのそれぞれの第2折曲部34が断面内側に変位する過程では、第2折曲部34からサイドシルアウタ11側に延びる上側傾斜面部36および下側傾斜面部39ではサイドシルインナ12が上下方向Zに拡幅する方向への傾斜が大きくなる一方で、第2折曲部34から車内側Y2に延びる第2上面部37および第2下面部40は衝突荷重Aの方向(具体的には水平方向であって衝突荷重Aにおける車幅方向Yの成分と同じ方向)に対して略平行な状態を維持できる。このため、サイドシルインナ12自体で高い反力を生じることができ、サイドシル2の曲げ変形を抑制することが可能である。したがって、上記の構成では、従来のようにサイドシル2内部に補強部材を設けなくてもよいので、サイドシル2の重量および製造コストを増大させずにスモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシル2の変形を抑制することが可能である。なお、
図4~5にはサイドシル2内部に連結板部14が設けられているが、本発明では連結板部14は必須の構成ではなく、連結板部14がなくても上記の作用効果を奏することが可能であることはいうまでもない。
【0067】
<効果検証についての説明>
ここで、上記の作用効果を検証するために、
図1~2および
図6に示されるようにスモールオーバーラップ衝突時にサイドシル2の前端部2bに車両後方X2かつ車幅方向内側Y2の方向に本車両の前輪Wを介して衝突荷重Aが入力された場合の曲げ荷重B1に対するサイドシル2の反力を調べた結果を
図7のグラフの曲線Iに示す。
図7のグラフは、反力としてサイドシルに生じる曲げ荷重Fの時間的変化を示す。
図7の曲線Iは本実施形態のサイドシル2における曲げ荷重の時間的変化を示し、曲線IIは比較例として
図8に示される従来のサイドシル50における曲げ荷重の時間的変化を示す。
【0068】
なお、
図8に示される従来のサイドシル50は、同一板厚のサイドシルアウタ51およびサイドシルインナ52から構成され、サイドシルアウタ51の一対のフランジ部51aとサイドシルインナ52の一対のフランジ部52aとが接合された構造を有し、サイドシルインナ52はクロスメンバ3の端部に接合されている。このサイドシル50は、本実施形態のようにサイドシルインナ52において反力を高めるための上記の第2折曲部34、傾斜面部(上側傾斜面部36および下側傾斜面部39)および車幅方向面部(第2上面部37および第2下面部40)を有しない構造である。
【0069】
図7のグラフから明らかなように、本実施形態のサイドシル2の場合では曲線Iに示されるようにスモールオーバーラップ衝突時において曲げ荷重に対する反力として高い曲げ荷重を長時間にわたって維持することが可能である。それに対し、
図8の比較例のサイドシル50の場合では曲線IIに示されるようにスモールオーバーラップ衝突時において反力としての曲げ荷重が上記の曲線Iよりもほぼ全時間にわたって下回っていることが分かる。
【0070】
さらに、スモールオーバーラップ衝突時におけるサイドシルに作用する応力分布を本実施形態のサイドシル2と
図8の比較例のサイドシル50とで比較した場合、
図9に示される本実施形態のサイドシル2では、サイドシル2におけるクロスメンバ3との接合部付近において応力が高い部分(
図9の色が濃い部分)が広範囲に分散されてサイドシル2の全体で高い反力を発生している点が分かる。一方、
図10に示される
図8の比較例のサイドシル50では、クロスメンバ3との接合部付近において応力が高い部分(
図10の色が濃い部分)が狭い範囲に集中しており、サイドシル50の全体でみれば低い反力しか発生できないことが分かる。
【0071】
なお、本発明のサイドシルの作用効果をさらに検証するために、本発明の変形例として本実施形態のサイドシル2における上記のビード31a(
図2~5参照)がクロスメンバ3の後端部までではなく、前端部までしか延びていない例についても上記と同様の条件でスモールオーバーラップ衝突時における曲げ荷重B1に対するサイドシルの反力を調べた結果を
図11のグラフの曲線I’に示す。
図11のグラフを見れば、本発明の変形例(ビード31aが短い場合)(曲線I’)においても、上記の
図8の比較例のサイドシル50の場合(曲線II)よりもスモールオーバーラップ衝突時において反力としての曲げ荷重が長時間にわたって高いことが分かる。
【0072】
したがって、上記の
図11のグラフの結果を見れば、上記のビード31aがクロスメンバ3の前端部までしか延びていない場合でも、本実施形態のサイドシル2のように反力を高めるための上記の第2折曲部34、傾斜面部(上側傾斜面部36および下側傾斜面部39)および車幅方向面部(第2上面部37および第2下面部40)を有している構造であれば、反力としての曲げ荷重を高く維持することが可能であることが導き出される。
【0073】
なお、本発明の変形例(ビード31aが短い場合)(
図11の曲線I’)は、本実施形態のサイドシル2(ビード31aが長い場合)(
図7の曲線I)よりも反力としての曲げ荷重の最大値が若干低くかつ曲げ荷重が高い時間が若干短いので、本実施形態のサイドシル2ようにビード31aがクロスメンバ3の後端部まで延びている構造の方が反力として高い曲げ荷重が長時間得られる点で好ましい。
【0074】
(2)
本実施形態の車両の下部車体構造では、
図2~4に示されるクロスメンバ3の上面3aは、サイドシルインナ12の上側側面部32A(上面部)における第2上面部37と同じ高さに位置しているのが好ましい。この場合、スモールオーバーラップ衝突時に曲げ荷重B1を受けるサイドシル2を当該サイドシル2のねじれを抑制しながらクロスメンバ3によって支持することが可能である。
【0075】
(3)
本実施形態の車両の下部車体構造では、クロスメンバ3は、サイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bの少なくとも一方(
図2~4では上側側面部32Aのみ)における第2上面部37および第2下面部40の少なくとも一方(
図2~4では第2上面部37のみ)に接合する第1フランジ部41を有するのが好ましい。
【0076】
かかる構成によれば、サイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bの少なくとも一方において、第2折曲部34よりも車内側Y2の第2上面部37および第2下面部40の少なくとも一方がクロスメンバ3の第1フランジ部41に接合されているので、スモールオーバーラップ衝突時のサイドシル2の変形過程においてサイドシルインナ12の第2上面部37および第2下面部40の少なくとも一方の変形を抑制し、第2上面部37および第2下面部40を衝突荷重Aの方向に対して略平行な状態に確実に維持できる。
【0077】
(4)
本実施形態の車両の下部車体構造では、サイドシルインナ12は、
図2~3に示されるように、車幅方向内側Y2の端部において上下方向Zに延びて上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部)を連結する縦壁部31を備える。クロスメンバ3は、サイドシルインナ12の縦壁部31と接合する第2フランジ部42を備える。この構成では、サイドシルインナ12の車幅方向内側Y2の端部に位置する縦壁部31がクロスメンバ3の第2フランジ部42に接合されているので、スモールオーバーラップ衝突時に曲げ荷重B1を受けるサイドシル2をクロスメンバ3によって確実に支持することが可能である。
【0078】
また、本実施形態では、クロスメンバ3は、上記の第2フランジ部42に加えてさらに
図4に示されるように上記の縦壁部31に接合する第3フランジ部43を備えているので、サイドシルをクロスメンバ3によってより確実に支持することが可能である。
【0079】
(5)
本実施形態の車両の下部車体構造では、
図2~5に示されるように、サイドシルインナ12の縦壁部31は、車両前後方向Xに延びるビード31aを有する。かかる構成によれば、サイドシルインナ12を含むサイドシル2全体の曲げ変形に対する剛性を向上することが可能である。
【0080】
(6)
本実施形態の車両の下部車体構造では、ビード31aは、サイドシル2の前端部2bから少なくともクロスメンバ3の後端部(
図3の線Eの位置)まで延びている。この構成によれば、サイドシル2はサイドシル2の前端部2bからクロスメンバ3の後端部までの部分がビード31aによって剛性が向上しているので、スモールオーバーラップ衝突時にサイドシル2の前端部2bに衝突荷重Aが入力したときにサイドシル2の曲げ変形を効果的に防止することが可能である。
【0081】
(7)
本実施形態の車両の下部車体構造では、サイドシルインナ12は、
図5に示されるように、上側側面部32Aおよび下側側面部32Bにおけるサイドシルアウタ11側の端部に設けられた上下一対のフランジ部33を備える。サイドシル2は、サイドシルインナ12の上下一対のフランジ部33を連結する連結板部14を備える。
【0082】
この構成では、スモールオーバーラップ衝突時にサイドシル2の前端部2bに衝突荷重Aが入力したときに、サイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bは上下に離れる方向の力が作用するが、上側側面部32Aおよび下側側面部32Bの端部に設けられた上下一対のフランジ部33が連結板部14で連結されているので、サイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bの断面崩れを連結板部14の張力で抑制することが可能である。
【0083】
(8)
本実施形態の車両の下部車体構造では、連結板部14は、車両前後方向Xにおいてサイドシル2における車体1のドア開口部8(
図1参照)を構成する部分に配置されている。
【0084】
車体1のドア開口部8は、上下方向Zに延びるピラーが無い領域であり、サイドシル2の支持剛性が弱い領域であるが、上記のように、連結板部14がサイドシル2におけるドア開口部8を構成する部分に配置されているので、ピラーが無い領域でも、サイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bの断面崩れを連結板部14の張力で確実に抑制することが可能である。
【0085】
(9)
連結板部14は、スモールオーバーラップ衝突時および車両側突時のいずれの場合も上下一対のフランジ部23、23、33、33によって上下方向へ引っ張られて引張荷重のみが作用するので、連結板部14の曲げ強度は上記のサイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12ほど要求されない。このような観点から、連結板部14を当該連結板部14の曲げ強度がサイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12の曲げ強度よりも小さい構成にすることにより、連結板部14の質量およびコストを抑えながらサイドシルインナ12の断面変形の抑制が可能である。しかも、サイドシル2の確実な座屈を達成しながら連結板部14を薄くて安価な材料で製造することが可能になる。
【0086】
(車両側突時におけるサイドシル2の変形過程)
つぎに、
図13(a)~(d)を参照しながら、上記のように構成されたサイドシル2が車両側突時に曲げ荷重B2を受けたときの変形過程を示す。
【0087】
図13(a)には、車両側突時、すなわち、サイドシル2に対して車幅方向外側Y1から障害物Sが車幅方向内方Y2へ向かって衝突することにより、衝突荷重がサイドシル2に側方から入力される。これにより、
図12に示されるように、ヒンジピラー4およびセンターピラー5などの車体構成部材によって車両前後方向Xの両端で固定されたサイドシル2には、サイドシル2を車内側に曲げる曲げ荷重B2が入力される。
【0088】
図13(b)に示されるように、車両側突時の初期の状態では、サイドシル2のサイドシルアウタ11の縦壁部21に圧縮応力が作用したときに、縦壁部21がサイドシルインナ12側(車幅方向内側Y2)へ移動しようとするとともに、当該サイドシルアウタ11の一対の側面部22では、第1折曲部24を境界として第1部分25では圧縮応力が作用するとともに第2部分26では引張応力が作用する。側面部22のうちパッチ13を有する第1部分25は第2部分26よりも高剛性であるので、第1折曲部24が小さい角度(30度以下)であっても、第1折曲部24はサイドシル2内側への移動が促される(誘発される)。
【0089】
この第1折曲部24がサイドシル2の内側へ移動するのに伴って、第2部分26がサイドシル2の内方に引張変形していきながら、第1折曲部24がサイドシル2の内側に変位してサイドシル2の座屈を生じさせる。このとき、第1折曲部24がサイドシル2の内側に変位する過程の途中では、一対の側面部22のそれぞれの高剛性の第1部分25が変形の過程で衝突荷重の方向(すなわち、縦壁部21がサイドシルインナ12側へ移動する方向、具体的には車幅方向Y)に対して略平行な状態になる。このため、当該第1部分25によって曲げ荷重B2に対して高い反力を生じる。また、この圧縮時において、サイドシル2の上下のフランジ部23、33が上下に離間する動きが連結板部14によって抑制され、曲げ荷重B2に対して高い反力を生じる。
【0090】
これらの反力については、
図14のグラフの曲線IIIの時間t1における曲げモーメントM
Bの立上りを見れば明らかである。
図14のグラフは、反力としてサイドシルに生じる曲げモーメントM
Bの時間的変化を示す。
図14の曲線IIIは本実施形態のサイドシル2における曲げモーメントの時間的変化を示し、曲線IVは比較例として上記の
図8に示される従来のサイドシル50における曲げモーメントの時間的変化を示す。なお、
図8に示される従来のサイドシル50は、本実施形態のように座屈のきっかけとなる第1折曲部24および第2折曲部34を有しない構造である。
【0091】
本実施形態のサイドシル2が
図13(b)の状態になったときには、上記の
図14のグラフでは時間t1に相当し、このとき、曲線IIIはサイドシル2の反力として高い曲げモーメントが発生していることを示す。一方、時間t1のときの曲線IVは、従来のサイドシル50の反力としての低い曲げモーメントしか発生していないことを示す。
【0092】
ついで、
図13(c)に示されるように、車両側突開始からさらに時間が進行した状態では、サイドシルアウタ11の変形とともにサイドシルインナ12の変形も進行する。サイドシルインナ12の変形の過程では、サイドシルインナ12の一対の側面部32(上側側面部32Aおよび下側側面部32B)の車幅方向外側Y1の端部(一対のフランジ部33およびその周辺部)が上方Z1および下方Z2にそれぞれ延ばされ、サイドシルインナ12の第1~2上面部35、37および第1~2下面部38、40がサイドシル2の断面外側に膨らむように変形しようとする。しかし、それと同時に、サイドシルインナ12の一対の側面部32のそれぞれの第2折曲部34がサイドシル2の断面外側に変位しようとするため、第1~2上面部35、37および第1~2下面部38、40は衝突荷重の方向(すなわち、縦壁部21がサイドシルインナ12側へ移動する方向、具体的には車幅方向Y)に対して略平行な状態を維持できる。このため、サイドシルインナ12の第1~2上面部35、37および第1~2下面部38、40は、変形途中のサイドシルアウタ11を支え、より高い反力を生じることができ、サイドシル2の曲げ変形を抑制することが可能である。
【0093】
このサイドシルインナ12の反力についても、
図14のグラフの曲線IIIの時間t2における曲げモーメントの高さを見れば明らかである。すなわち、本実施形態のサイドシル2が
図13(c)の状態になったときには、
図14のグラフでは時間t2に相当し、このとき、曲線IIIはサイドシル2の反力として高い曲げモーメントが維持されていることを示している。この曲線IIIを見れば、サイドシルアウタ11が第1折曲部24を有するだけでなくサイドシルインナ12も第2折曲部34を有することで、サイドシル2の車幅方向内側Y2への座屈を効果的に抑制でき、サイドシル2の反力を持続させていることが分かる。
【0094】
一方、時間t2のときの曲線IVを見れば、従来のサイドシル50の反力としての曲げモーメントは曲線IIIよりも低いレベルしか到達していないことを示している。
【0095】
さらに、
図13(d)に示されるように、車両側突開始からさらに時間が進行した状態では、サイドシルインナ12の第2折曲部34がサイドシル2の外方へ移動してサイドシルインナ12が外方へ張り出しながら変形して反力を発生させていく。
【0096】
本実施形態のサイドシル2が
図13(d)の状態になったときには、
図14のグラフでは時間t3に相当する。時間t3では、曲線IIIはサイドシル2の反力として曲げモーメントは徐々に低下しながらも反力の低下を抑制しており、曲線IVに示される従来のサイドシル50の反力よりも十分に高いレベルが持続されていることが
図14から分かる。
【0097】
(サイドシル2のねじりについて)
上記のサイドシル2の曲げ変形では、車両側突時においてサイドシル2に曲げ荷重B2がかけられたときの曲げモーメントとしての反力を見たが、本実施形態のサイドシル2は、上記のように第1折曲部24および第2折曲部34を有することにより、車両前後方向Xに延びる軸回りのねじりモーメントが作用した場合でも高い反力を生じることが可能である。
【0098】
図15のグラフには、本実施形態のサイドシル2における反力としてねじりモーメントM
Tの時間的変化が曲線Vで示され、
図8の従来のサイドシル50におけるねじりモーメントM
Tの時間的変化が曲線VIで示されている。この
図15のグラフを見ても明らかなように、本実施形態のサイドシル2(曲線V)と従来のサイドシル50(曲線VI)はねじりモーメントが入力開始した初期の段階では反力として同程度のねじりモーメントを発生しているが、その後は、本実施形態のサイドシル2の方が従来のサイドシル50よりも反力として高いねじりモーメントを維持していることが分かる。
【0099】
(その他の本実施形態の特徴)
(11)
本実施形態の車両の下部車体構造は、車内空間を確保するためにサイドシル2の断面幅を縮小させた構造を採用しても車両側突時に高い反力を得るために、サイドシルアウタ11の第1折曲部24だけでなく、サイドシルインナ12には第2折曲部34、および車幅方向Yに延びる上下4つの面(第1上面部35、第2上面部37、第1下面部38、第2下面部40)(すなわち、4か所の横壁)を備えた構造を有する。
【0100】
この構成では、車両側突時に側方からの衝突荷重がサイドシル2に入力された際、サイドシルアウタ11の上側側面部22Aおよび下側側面部22Bのそれぞれにおいて、第1折曲部24がサイドシル2の断面内側に変位する。上側側面部22Aおよび下側側面部22Bにおける第1折曲部24より車幅方向外側Y1の第1部分である第1部分25は変形の過程で側方入力に略平行となるため、高い反力を生じながら車幅方向Yにつぶれる。
【0101】
その際、サイドシルインナ12の変形の過程では、サイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bの車幅方向外側Y1の端部(一対のフランジ部33およびその周辺部)が上方Z1および下方Z2にそれぞれ延ばされ、サイドシルインナ12の第1~2上面部35、37および第1~2下面部38、40がサイドシル2の断面外側に膨らむように変形しようとする。しかし、それと同時に、サイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bのそれぞれの第2折曲部34がサイドシル2の断面外側に変位しようとするため、第1上面部35、第2上面部37、第1下面部38、および第2下面部40は衝突荷重の方向(すなわち、縦壁部21がサイドシルインナ12側へ移動する方向、具体的には車幅方向Y)に対して略平行な状態を維持できる。このため、サイドシルインナ12の第1~2上面部35、37および第1~2下面部38、40は、変形途中のサイドシルアウタ11を支え、より高い反力を生じることができ、サイドシル2の曲げ変形を抑制することが可能である。
【0102】
したがって、サイドシル2は、側方からの衝突荷重に対してサイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12の両方で高い発生させることが可能であり、サイドシル2の重量および製造コストを増大させずにサイドシル2の曲げ耐力を増大させることが可能である。
【0103】
言い換えれば、本実施形態のサイドシル2では、第1~2上面部35、37および第1~2下面部38、40は、変形途中のサイドシルアウタ11を支え、高い反力を生じることが可能である。なお、サイドシルインナ12は、単に上側側面部32A(上面部)および下側側面部32B(下面部)に第2折曲部34を設けたのみの形状、すなわち、上側側面部32Aおよび下側側面部32Bが単に断面くの字形状をしているだけでは、側方入力時にサイドシルインナ12の上側側面部32Aおよび下側側面部32Bでは第2折曲部34がサイドシル2の外側へ移動していく過程において上側側面部32Aおよび下側側面部32Bでは入力方向に平行になる部分が少ない(例えばサイドシルインナ12の車幅方向内側Y2に位置する第2上面部37および第2下面部40のみ)であるので、高い反力が得られない。
【0104】
(12)
本実施形態の車両の下部車体構造では、サイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12が並ぶ所定方向(車幅方向Y)における第1折曲部24よりも車幅方向外側Y1に位置する第1部分25の幅L2は、当該所定方向(車幅方向Y)におけるサイドシル2の全幅L1に対して1/4以下になるように設定されている。
【0105】
かかる構成によれば、車両側突時には、サイドシルアウタ11における上側側面部22Aおよび下側側面部22Bの第1部分25内でのサイドシル2の座屈を抑制しつつ、上側側面部22Aおよび下側側面部22Bにおける第1部分25と第2部分26の境界である第1折曲部24で確実に折れ曲がることが可能になり、当該上側側面部22Aおよび下側側面部22Bで高い反力を生じることが可能である。
【0106】
ここで、サイドシルの全幅のうち座屈を促すための折曲部の最適な位置について
図16~17を参照しながら検証する。まず、
図16に示されるように、サイドシルの車幅方向において全幅の部分を1つの縦板61のモデルに置き換えて考える。縦板61の上下の端部は、端板62、63に連結して拘束されている。
【0107】
この縦板61の理想的な座屈耐力の指標となる縦板61の本来持つ全ポテンシャルである全塑性モーメントに近づけるためには、形状変化点(すなわち、縦板61が座屈する点)としての折曲部64を縦板61に設けることが考えられる。そこで、
図16に示されるように上記の縦板61に上下方向の曲げ荷重が作用したときに縦板61が折曲部64で座屈して折れ曲がるモデルを用いて、縦板61の全高さbのうち上端から距離b’の位置に折曲部64を設けた場合の縦板61の反力の大きさの目安となる座屈耐力比Rをコンピュータシミュレーションにより求めた。その結果として、
図17のグラフのように、縦板61の全高さbに対する上記距離b’の比b’/bと座屈耐力比R(理想的な座屈耐力に対する割合)との関係を示すと、縦板61の全高さbのうち1/4の高さ位置に折曲部64を設けると座屈耐力が最も高まることが分かる。
【0108】
この結果から、上記のサイドシル2の第1折曲部24の位置は、サイドシル2の全幅L1に対して縦壁部21から1/4×L1の距離にあれば最も座屈耐力が高まると考えられる。この検証結果に基づいて、上記のように第1部分25の幅L2が当該所定方向(車幅方向Y)におけるサイドシル2の全幅L1に対して1/4以下になるように設定すれば、第1部分25内でのサイドシル2の座屈を抑制しつつ、上側側面部22Aおよび下側側面部22Bにおける第1部分25と第2部分26の境界である第1折曲部24で確実に折れ曲がることが可能になり、当該上側側面部22Aおよび下側側面部22Bで高い反力を生じることが可能になるとの結果が導き出される。
【0109】
(13)
本実施形態の車両の下部車体構造では、サイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12が並ぶ所定方向(車幅方向Y)における第2上面部37および第2下面部40の幅L3は、当該所定方向(車幅方向Y)におけるサイドシル2の全幅L1に対して1/4以下になるように設定されている。このように第2上面部37および第2下面部40の幅L3を設定することにより、車両側突時などで曲げ荷重が入力された際に第2上面部37および第2下面部40の部位での座屈を抑制してサイドシル2を第2折曲部34の部位で確実に座屈することが可能である。
【0110】
なお、第2上面部37および第2下面部40の幅L3を当該所定方向(車幅方向Y)におけるサイドシル2の全幅L1に対して1/4以下になるように設定すればよいことについても、上記の第1部分25の幅L2をサイドシル2の全幅L1に対して1/4以下に設定することと同様の論理で上記の
図16~17を用いた説明から導き出される。
【0111】
また、車両のスモールオーバーラップ衝突時にはサイドシル2の前端部2bが片持ち変形することによりサイドシルインナ12が圧縮変形するが、上記のように第2上面部37および第2下面部40の幅L3を設定することにより、サイドシルインナ12でも高い反力が得られるので、当該サイドシル2の大きな断面変形を防ぐことが可能である。
【0112】
(14)
本実施形態の車両の下部車体構造では、サイドシルアウタ11の一対の側面部22(上側側面部22Aおよび下側側面部22B)は、それぞれ、第1折曲部24よりも車幅方向外側Y1に位置する第1部分25と、第1折曲部24よりも車幅方向内側Y2に位置する第2部分26とを備える。第1部分25は、第2部分26よりも剛性が高くなるように構成されている。したがって、第1折曲部24における第1部分25の延長線と第2部分26との間の角度θが30度以下の小さい角度に設定されている場合においても、サイドシルアウタ11の上側側面部22Aおよび下側側面部22Bにおける第2部分26が第1部分25より低剛性に構成されているので、車両側突時には、第2部分26がサイドシル2の内方に引張変形しながら、第1折曲部24がサイドシル2の内側に変位してサイドシル2の座屈を確実に生じさせることが可能である。
【0113】
すなわち、本実施形態のサイドシル2では、サイドシルアウタ11の上下一対の側面部22(上側側面部22Aおよび下側側面部22B)の幅寸法が確保できない構造において、サイドシルアウタ11の第1折曲部24の角度θを十分に確保できない場合でも、車両側突時に当該一対の側面部22の第1折曲部24を断面内側に変位しながらサイドシル2が確実に座屈することが可能である。
【0114】
(15)
また、このサイドシルアウタ11の構成では、各側面部22(上側側面部22Aおよび下側側面部22B)は、第1折曲部24を起点として第1折曲部24より縦壁部21側に位置する第1部分25と、第1折曲部24を起点として第1折曲部24より縦壁部21から離れる側に位置する第2部分26とを備え、さらに、第1部分25は、縦壁部21を圧縮させる曲げ荷重B2に対して第2部分26よりも高剛性となるように構成されている。言い換えれば、側面部22は、当該側面部22の剛性が第1折曲部24を境界として第1部分25の剛性から第2部分26の剛性に不連続に変化するように構成されている。そのため、車両側突時には、
図13(b)に示されるように、第1折曲部24がサイドシル2の内側へ移動するのに伴って第2部分26がサイドシル2の内方に引張変形していきながら、第1折曲部24がサイドシル2の内側に変位してサイドシル2の座屈を生じさせる。このとき、第1折曲部24がサイドシル2の内側に変位する過程の途中では、一対の側面部22のそれぞれの高剛性の第1部分25が変形の過程で縦壁部21がサイドシルインナ12側へ移動する方向に対して略平行な状態になる。このため、当該第1部分25によって曲げ荷重B2に対して高い反力を生じるため、サイドシル2の曲げ変形を抑制することが可能である。その結果、車両側突時にサイドシル2に曲げ荷重B2が入力されたときに当該サイドシル2が曲げ変形の抑制とともに確実に座屈しながら衝撃吸収を行うことが可能になる。
【0115】
(16)
本実施形態の車両の下部車体構造では、
図5に示されるように、サイドシル2を構成するサイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12のそれぞれのフランジ部23、33がサイドシル2の断面中心Oより車幅方向外側Y1に配置されている。このため、これらフランジ部23、33で規定される車体1のドア開口部8の位置を車幅方向外側Y1へ配置しやすくなり、車室内の空間を確保しやすくなる。したがって、サイドシル2の曲げ変形の抑制および衝撃吸収性能を維持しながら車室内の空間確保が可能になる。
【0116】
(17)
本実施形態の車両の下部車体構造では、サイドシル2は、連結板部14を備える。連結板部14は、サイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12の上下一対のフランジ部23、33の間に挟まれた状態で当該上下一対のフランジ部23の間および上下一対のフランジ部33の間を連結している。このため、車両側突時におけるサイドシル2の曲げ変形の過程で上下一対のフランジ部23、33が上下に離間する方向に変位しようとしても、連結板部14によって上下一対のフランジ部23、33の上下方向Zへの変位(すなわち、一対のフランジ部23同士(および一対のフランジ部33同士)が互いに上下方向Zに離れること)が抑制される。そのため、サイドシル2は第1折曲部24および第2折曲部34の部位で確実に座屈することが可能になる。
【0117】
(18)
本実施形態の車両の下部車体構造では、連結板部14は、車両前後方向Xにおいてサイドシル2における車体1のドア開口部8を構成する部分2a(
図1参照)に配置されている。車体1のドア開口部8は、上下方向Zに延びるピラーが無い領域であり、サイドシル2の支持剛性が弱い領域であるが、上記のように、連結板部14がサイドシル2におけるドア開口部8を構成する部分2aに配置されているので、ピラーが無い領域でも、サイドシル2は第1折曲部24の部位で確実に座屈することが可能になる。
【0118】
(19)
本実施形態の車両の下部車体構造では、サイドシルアウタ11の第1部分25は、2枚の板材、すなわち、主板材20およびパッチ13を接合することによって構成されている。かかる構成によれば、サイドシルアウタ11の側面部22の第1部分25が2枚の板材を接合することによって構成されているので、サイドシルアウタ11における2枚の板材の接合により座屈可能なサイドシル2を容易に製造することが可能である。
【0119】
(20)
本実施形態の車両の下部車体構造では、サイドシルアウタ11の一対の側面部22の第1折曲部24は、縦壁部21からの距離が等距離になるように配置されている。この構成では、車両側突時おいてサイドシル2に曲げ荷重B2が入力されたときに一対の側面部22の第1折曲部24が同時に内側へ変位することが可能になり、サイドシル2を一対の側面部22のそれぞれの第1折曲部24の部位で確実に座屈することが可能である。
【0120】
(変形例)
(A)
本実施形態のサイドシルアウタ11は、スチールなどからなる2枚の板材である主板材20とパッチ13とを接合するとともにプレス成形により製造されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、パッチ13が無くてもよい。なお、パッチ13を有している方が、サイドシルアウタ11の第1折曲部24の部位で確実に座屈することが可能である。
【0121】
(B)
上記実施形態のサイドシルアウタ11では、第1部分25が、2枚の板材、すなわち、主板材20およびパッチ13を接合することによって構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。サイドシルアウタ11が1枚の板材で構成される場合には、第1部分25の板厚が第2部分26の板厚よりも大きくなるように構成されてもよい。この構成では、サイドシルアウタ11の一体形成により座屈可能なサイドシル2を容易に製造することが可能である。
【0122】
(C)
上記の実施形態のサイドシル2は、サイドシルアウタおよびサイドシルインナが協働して閉断面Cを構成する一例として、別部材であるサイドシルアウタ11およびサイドシルインナ12が接合されることによって構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、サイドシルは、サイドシルアウタおよびサイドシルインナにそれぞれ対応するサイドシルアウタおよびサイドシルインナが一体化された構成であってもよい。その場合も上記実施形態のサイドシル2と同様の作用効果を奏することが可能である。
【符号の説明】
【0123】
1 車体
2 サイドシル
3 クロスメンバ
8 ドア開口部
11 サイドシルアウタ
12 サイドシルインナ
13 パッチ
14 連結板部
20 主板材
21 縦壁部
22 側面部
22A 上側側面部
22B 下側側面部
23 フランジ部
24 第1折曲部
25 第1部分
26 第2部分
31 縦壁部
31a ビード
32 側面部
32A 上側側面部(上面部)
32B 下側側面部(下面部)
33 フランジ部
34 第2折曲部
35 第1上面部
36 上側傾斜面部(傾斜面部)
37 第2上面部(車幅方向面部)
38 第1下面部
39 下側傾斜面部(傾斜面部)
40 第2下面部(車幅方向面部)