JP2007191008A - Automobile side sill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、側面衝突性とオフセット前面衝突性とに優れ、特にＢピラーへの側面衝突性に優れた自動車サイドシルに関するものである。本発明は、鋼製サイドシルを基本とするが、必要により、サイドシルを構成するレインフォース、アウタ乃至インナなどのパネル部材をアルミニウム合金などに置き換えても良い。 The present invention relates to an automobile side sill excellent in side collision and offset frontal collision, and particularly excellent in side collision to a B pillar. Although the present invention is based on a steel side sill, if necessary, panel members such as a reinforcement, outer or inner constituting the side sill may be replaced with an aluminum alloy or the like.
自動車の車体側面側に設置される、周知の、サイドシル（ロッカーとも言う）、ピラー、ドアなどのパネル構造体には、基本的な特性である剛性や強度とともに、近年、より基準が厳しくなった側面衝突とオフセット前面衝突に対する、耐変形性や耐座屈性が求められるようになっている。 In recent years, the standards for panel structures such as side sills (also called rockers), pillars, and doors installed on the side of automobile bodies have become more stringent in recent years, along with the basic characteristics of rigidity and strength. Deformation resistance and buckling resistance against side collision and offset frontal collision are required.
図５に、従来の自動車サイドシルのＢピラーとの接合部における車体幅方向の断面（Ｂピラー４と接合した長手方向中央部の断面）を例示する。図５において、図の左側からの矢印は、他の自動車の側面からの衝突（側突）の衝突荷重の負荷方向を示しており、図の右側が自動車の車体の内部側である（以下の断面図においては共通）。これらサイドシル１などの比較的大型のパネル構造体は、基本的に、鋼板をプレス成形されたアウタパネル２（車体の外部側パネル）とインナパネル３（車体の内部側パネル）とを互いに接合した、中空構造乃至袋構造により構成される。
FIG. 5 exemplifies a cross section in the vehicle body width direction at the joint portion of the conventional automobile side sill with the B pillar (cross section of the longitudinal center portion joined to the B pillar 4). In FIG. 5, the arrow from the left side of the figure indicates the load direction of the collision load of the collision (side collision) from the side of another automobile, and the right side of the figure is the inside of the automobile body (the following Common in cross-sectional view). These relatively large panel structures such as the
図５では、車体の前後方向に延在するサイドシル１が、車体の縦（上下）前後方向に延在するＢピラー４と接合された状態を示している。即ち、Ｂピラーのアウタパネル４ａは、サイドシル１のアウタパネル２の外側と接合されている。また、Ｂピラーのインナパネル４ｂは、サイドシル１のアウタパネル２とインナパネル３との縦方向の周縁部（フランジ部）に挟まれて、サイドシル１の略中央部において接合されている。
FIG. 5 shows a state in which the
ここで、従来の側面衝突基準では、下部車体構造のサイドシル１に対して直接荷重が付加（負荷）される、点線の矢印位置（車高が比較的低い位置）での側面衝突に対する座屈強度が問題となっていた。
Here, in the conventional side collision standard, a buckling strength against a side collision at a dotted arrow position (a position where the vehicle height is relatively low) where a load is directly applied (loaded) to the
これに対して、より厳しくなった新側面衝突基準では、近年のＲＶ車などの車高が高くなった自動車の増加に伴い、この自動車の側面衝突に対応するものとなっている。このため、新側面衝突基準における側面衝突位置は、従来の前記点線の矢印位置（下部車体構造位置）から、車高がより高い、実線で示す矢印位置に代わっている。 On the other hand, the new side collision standards that have become more stringent correspond to the side collisions of automobiles as the number of automobiles such as RV cars has increased in recent years. For this reason, the side collision position in the new side collision reference is changed from the conventional dotted arrow position (lower vehicle body structure position) to an arrow position indicated by a solid line having a higher vehicle height.
この実線で示す矢印位置では、側面衝突位置が、サイドシル１上部のＢピラー４側となって、サイドシル１自体は側面衝突位置から外れる。しかし、サイドシル１に対しては、新側面衝突位置によるＢピラー４の車内側への倒れ変形に伴う、矢印ａで示す、上方から下方への斜めの荷重である、サイドシル１を時計回りに回転させる（左側からの側面衝突の場合には）、ねじりによる圧壊荷重が新たに負荷される。
At the arrow position indicated by the solid line, the side collision position is on the side of the
また、同時に、サイドシル１とＢピラーとの接合部では、このＢピラー４の車内側への倒れ変形に伴う、矢印ｂで示す、下方から上方への応力が新たに負荷される。これら圧壊荷重の負荷によって、サイドシルのアウタパネル２の上部屈曲部（角部）では圧縮力が作用し、下部屈曲部（角部）では逆に引張力が作用するという、新たなねじれ曲げ圧壊モードとして作用して、サイドシル１をその断面方向に圧壊させる。
At the same time, at the joint between the
したがって、このような側面衝突（側面衝突基準）に対して車室内の乗員を保護するために、サイドシルには、上記新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、圧壊や座屈あるいは変形の抑制のための強度確保という耐側面衝突性が求められている。 Therefore, in order to protect the passengers in the passenger compartment against such a side collision (side collision standard), the side sill has a strength for suppressing crushing, buckling or deformation against the new torsional bending crushing mode. The side collision resistance of securing is required.
一方、サイドシルには、このような耐側面衝突性だけではなく、耐オフセット衝突性も求められる。従来からの車体の正面衝突 (バリア衝突、フルラップ前面衝突) に対して、オフセット衝突では、対向車 (またはオフセットバリヤ) が被衝突車の端部寄りに衝突する。例えば、米国保険機構(Insurance Institute for Highway Safety)が行っているオフセット衝突での性能評価試験では、車幅の40% がオフセットバリヤと重なって衝突するように規定している。 On the other hand, the side sill is required to have not only such side impact resistance but also offset collision resistance. In contrast to the conventional frontal collision (barrier collision, full-lap frontal collision) of the vehicle body, in the offset collision, the oncoming vehicle (or offset barrier) collides closer to the end of the collision vehicle. For example, in the performance evaluation test for offset collision conducted by the Insurance Institute for Highway Safety, it is specified that 40% of the vehicle width collides with the offset barrier.
このため、オフセット衝突時においては、車体の衝突変形は、車体乃至車体部材の片側に偏して生じることになる。この場合の衝突条件としては、衝突変形が車体乃至車体部材の中央部に生じる正面衝突の場合に比して、著しく厳しい条件となる。これらは、サイドシル１に対する、車の前輪側からの新たなねじれた軸圧壊モードとして作用して、サイドシル１をその軸方向に圧壊させる。
For this reason, at the time of the offset collision, the collision deformation of the vehicle body is biased to one side of the vehicle body or the vehicle body member. The collision conditions in this case are extremely severe conditions as compared with the case of a frontal collision in which collision deformation occurs in the central part of the vehicle body or vehicle body member. These act as a new twisted axial crushing mode for the
したがって、このような新たなオフセット衝突（オフセット衝突基準）に対して車室内の乗員を保護するために、サイドシルには、上記新たなねじれた軸圧壊モードに対する、圧壊や座屈の抑制のための最大荷重の確保という耐オフセット衝突性が求められている。 Therefore, in order to protect the passengers in the vehicle compartment against such a new offset collision (offset collision standard), the side sill has the above-mentioned new twisted axial crushing mode for suppressing the collapse and buckling. The anti-offset collision resistance of ensuring the maximum load is required.
しかも、これら耐側面衝突性と耐オフセット衝突性との兼備が求められるサイドシルには、更に、このような課題を、サイドシル乃至車体の重量増加にならずに解決する必要がある。これは、近年の、排気ガス等による地球環境問題に対して、自動車などの輸送機の車体の軽量化による燃費の向上が追求されていることによる。この自動車の車体軽量化指向に伴い、これらサイドシルなどの成形パネルの板厚は、アウタパネルやインナパネルとも、著しく薄肉化されている。 In addition, the side sill, which is required to have both side collision resistance and offset collision resistance, needs to solve such a problem without increasing the weight of the side sill or the vehicle body. This is because, in recent years, in response to global environmental problems caused by exhaust gas and the like, improvement in fuel consumption has been pursued by reducing the weight of the body of a transport aircraft such as an automobile. With the trend toward weight reduction of automobiles, the thickness of the molded panels such as side sills has been remarkably reduced for both the outer panel and the inner panel.
一方、サイドシルの耐側面衝突対策としては、従来から、前記図５で示したように、サイドシル１のアウタパネル２の内部側に、アウタパネル２の断面形状に近似した、略コの字状の鋼製パネルからなるレインフォース（補強部材）３０などを設置して補強することが一般的である。
On the other hand, as a countermeasure against side collision of the side sill, conventionally, as shown in FIG. 5, a substantially U-shaped steel made by approximating the cross-sectional shape of the
また、成形パネルにより構成されたセンターピラー、ドア、サイドシルなどの鋼製パネル構造体内部に、側面衝突方向に向かって中空形材の一部が張り出す湾曲形状をした、補強用中空形材（アルミニウム合金など）を別途延在させることも提案されている (特許文献１参照) 。 In addition, a reinforcing hollow shape (curved) in which a part of the hollow shape projects toward the side collision direction inside a steel panel structure such as a center pillar, a door, and a side sill constituted by a molded panel ( It has also been proposed to separately extend an aluminum alloy (see Patent Document 1).
更に、センターピラーなどのパネル構造体内部に、別途、荷重伝達部を設けて、衝突時の荷重を吸収させる技術が提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、これら従来のようなサイドシルの耐側面衝突性を向上させる手段では、前記した新たな側面衝突（側面衝突基準）の課題に対して、これを解決できない。また、サイドシルの前記した新たな耐オフセット衝突性の課題に対しても、これを解決できない。即ち、従来のようなサイドシルでは、前記した新たな側面衝突やオフセット衝突の課題に対して、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備できない。 However, the conventional means for improving the side collision resistance of the side sill cannot solve the above-mentioned problem of the new side collision (side collision standard). Moreover, this cannot be solved even with respect to the above-described new problem of offset collision resistance of the side sill. That is, the conventional side sill cannot have both side collision resistance and offset collision resistance with respect to the above-described problems of new side collision and offset collision.
また、これら従来のようなサイドシルの耐側面衝突性を向上させる手段では、サイドシルの重量増加につながり、かつサイドシルの構造自体の設計に影響を与えることが多い。即ち、従来技術では、サイドシルの重量増加につながらず、かつサイドシルの構造自体の設計に影響を与えずに、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備させることも困難であった。 Further, these conventional means for improving the side impact resistance of the side sill lead to an increase in the weight of the side sill and often affect the design of the structure of the side sill itself. That is, in the prior art, it has been difficult to combine side impact resistance and offset impact resistance without increasing the weight of the side sill and without affecting the design of the side sill structure itself.
したがって、本発明の目的は、サイドシルの重量増加につながらず、かつサイドシルの構造自体の設計に影響を与えずに、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備した、自動車サイドシルを提供しようとするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an automobile side sill that has both side collision resistance and offset collision resistance without affecting the weight of the side sill and without affecting the design of the side sill structure itself. To do.
この目的を達成するために、本発明自動車サイドシルの要旨は、断面形状がアウタパネルの断面形状に近似するレインフォースを、アウタパネル側の内部で、かつＢピラーとの接合部を中心に車体前後方向に亙って延在させて設けた自動車サイドシルであって、前記レインフォースは、前記アウタパネル側に略縦向きに配置された前面フランジと、この前面フランジの両端部と略直交するように各々略横向きに間隔を開けて配置された二つの上下ウエブとを有しており、前記前面フランジは、略縦向きに配置されて前記下ウエブと交わる下方側の縦壁と、この縦壁から屈曲部を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がって前記上ウエブと交わる上方側の傾斜壁とを有していることである。 In order to achieve this object, the gist of the automobile side sill of the present invention is that the cross-sectional shape is similar to the cross-sectional shape of the outer panel, with the reinforcement in the longitudinal direction of the vehicle body inside the outer panel and centering on the joint with the B pillar. An automobile side sill provided extending over the front panel, wherein the reinforcement is substantially horizontally oriented so that the front flange is disposed substantially vertically on the outer panel side and both ends of the front flange are substantially orthogonal to each other. The front flange is arranged in a substantially vertical direction and intersects with the lower web, and a bent portion is formed from the vertical wall. And an upper inclined wall that rises obliquely toward the inner side in the vehicle body width direction and intersects the upper web.
本発明自動車サイドシルの好ましい態様としては、前記レインフォースが、車体幅方向内側に、略縦向きに配置された後面フランジを更に有して、略矩形の閉断面形状を有していることである。また、前記レインフォースが５９０ＭＰａ以上の高張力鋼板からなることである。 As a preferable aspect of the automobile side sill according to the present invention, the reinforcement further includes a rear flange disposed substantially vertically on the inner side in the vehicle body width direction, and has a substantially rectangular closed cross-sectional shape. . Further, the reinforcement is made of a high-tensile steel plate having a strength of 590 MPa or more.
更に、本発明自動車サイドシルの好ましい適用態様としては、前記サイドシルがＢピラーと接合されており、前記サイドシルが、このＢピラーへの側面衝突およびオフセット前面衝突に対応する仕様であることである。 Furthermore, as a preferable application mode of the automobile side sill of the present invention, the side sill is joined to a B pillar, and the side sill has a specification corresponding to a side collision and an offset frontal collision to the B pillar.
本発明によれば、上記要旨のように、自動車サイドシルに設けたレインフォースにおける前面フランジを、略縦向きに配置された下方側の縦壁と、この縦壁から屈曲部を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がる上方側の傾斜壁とで構成することを特徴とする。 According to the present invention, as described in the above gist, the front flange in the reinforcement provided on the automobile side sill has a vertical wall on the lower side arranged in a substantially vertical direction, and a vehicle body width direction from the vertical wall via a bent portion. It is characterized by comprising an upper inclined wall that rises obliquely toward the inside.
上記レインフォースの前面フランジにおける上方側の傾斜壁によって、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、突っ張り効果を発揮することができ、サイドシルの上面角部（コーナー部）の潰れを防止できる。 The upper inclined wall of the front flange of the above-mentioned reinforcement can exert a tensile effect against the new torsional bending crushing mode in the side collision described above, and can prevent the top corner (corner) of the side sill from being crushed. .
また、上記前面フランジにおける下方側の縦壁によって、レインフォースにおける上記下ウエブとともに、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、サイドシルの側面下側から下面にかけての強度を確保できる。 Further, the lower vertical wall of the front flange can secure the strength from the lower side to the lower side of the side sill against the new torsional bending crushing mode in the side collision as well as the lower web in the reinforcement.
したがって、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対して、圧壊や座屈あるいは変形の抑制のための強度確保という、サイドシルの耐側面衝突性を向上できる。 Therefore, it is possible to improve the side collision resistance of the side sill, that is, ensuring the strength for suppressing crushing, buckling or deformation against the new torsional bending crushing mode in the side collision described above.
また、上記レインフォースの前面フランジにおける上方側の傾斜壁によって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対して、稜線を増加、あるいは屈曲部乃至角部（コーナー部）の数を増加でき、最大荷重を高めることができる。したがって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対する、圧壊や座屈の抑制のための最大荷重の確保という、サイドシルの耐オフセット衝突性を向上できる。 In addition, the upper inclined wall of the front flange of the reinforcement increases the number of ridgelines or the number of bends or corners (corners) against the new twisted axial crushing mode in the offset collision described above. And the maximum load can be increased. Therefore, the anti-offset impact resistance of the side sill, that is, securing a maximum load for suppressing collapse and buckling against the new twisted axial crushing mode in the offset impact described above can be improved.
しかも、これらレインフォースにおける前面フランジの構成は、従来のレインフォースに比して、新たな部材を付加することなく、その前面フランジの形状を変更するだけである。このため、レインフォースを設けた従来のサイドシルに比して、さほど重量増加につながらず、また、サイドシルの構造自体の設計に影響を与えることが無い。その上で、サイドシルに耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備させることができる。 In addition, the configuration of the front flange in these reinforcements only changes the shape of the front flange without adding a new member as compared with the conventional reinforcement. For this reason, compared with the conventional side sill provided with the reinforcement, the weight does not increase so much, and the design of the side sill structure itself is not affected. In addition, the side sill can have both side collision resistance and offset collision resistance.
以下に、本発明の実施態様について、図面を用いて具体的に説明する。図１は本発明サイドシルの（Ｂピラー４と接合した長手方向中央部の）縦断面図、図２は図１のサイドシルの斜視図を各々示す。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the side sill of the present invention (in the longitudinal center portion joined to the B pillar 4), and FIG. 2 is a perspective view of the side sill of FIG.
（サイドシル構造）
図１、２において、本発明サイドシル１ａは、前提として、前記図５で示した従来のサイドシル１と同様に、アウタパネル２とインナパネル３とからなる中空パネル構造体である。より具体的には、図１、２において、サイドシル１ａは、車室外側（車体幅方向外側）に配置されたアウタパネル２と、車室内側（車体幅方向内側）に配置されたインナパネル３から構成される。そして、これら互いに接合されたアウタパネル２とインナパネル３とによって形成される、中空構造（袋構造あるいは閉断面構造）を有している。
(Side sill structure)
1 and 2, the
サイドシル１ａは、同じく、前提として、前記図５で示した従来のサイドシル１と同様に、車体下部側面側に、車体前後方向に亙って設置される。そして、サイドシル１ａの長手方向（車体前後方向）の断面形状は、他のパネル構造体や他の部材との接合のための部分を除いては、略同じである。
Similarly, the
アウタパネル２とインナパネル３とは、各々車体設計上の任意の形状に、鋼板などが予めプレス成形されている。これによって、アウタパネル２は、車体外側に向かう平坦な頂部（縦壁）２ａ、この頂部２ａを囲む周縁の平坦な壁部（横壁）２ｂ、２ｃ、壁部２ｂ、２ｃから周囲に張り出した平坦なフランジ（縦フランジ）２ｄ、２ｅからなる。また、インナパネル３も、車体内側に向かう平坦な頂部（縦壁）３ａ、この頂部３ａを囲む周縁の平坦な壁部（横壁）３ｂ、３ｃ、壁部３ｂ、３ｃから周囲に張り出した平坦なフランジ（縦フランジ）３ｄ、３ｅからなる。なお、この図１、２の態様は、後述する図３、４あるいは図５の態様を含めて、実際のサイドシルの断面形状に対して簡略化して表現している。
Each of the
図１においては、前記した図５と同様に、サイドシル１ａが、車体の縦（上下）前後方向に延在するＢピラー４と接合された状態を示している。即ち、Ｂピラーのアウタパネル４ａは、サイドシル１ａのアウタパネル２の頂部２ａ外側と接合されている。また、Ｂピラーのインナパネル４ｂは、サイドシル１ａのアウタパネル２とインナパネル３とのフランジ、２ｄ、２ｅと３ｄ、３ｅに各々挟まれて、サイドシル１ａの略中央部において接合されている。この結果、図１サイドシル１ａのＢピラー４との接合部分では、車室外側と車室内側とに、２分割された中空部２０、２１を有する。
FIG. 1 shows a state in which the
サイドシル１ａのアウタパネル２とインナパネル３同士の接合、あるいはこれらとＢピラー４のアウタパネル４ａ、インナパネル４ｂとの接合は公知の溶接手段およびフランジなどの公知の部位において行なわれる。
The joining between the
図１、２と、後述する図３、４においては、前記図５と同様に、側面衝突方向として、図の左側からの矢印によって、新側面衝突基準における衝突位置がより高いＢピラー位置での負荷方向を示している。 In FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3 and 4 to be described later, as in the case of FIG. 5, as a side collision direction, an arrow from the left side of the figure indicates that the collision position in the new side collision reference is higher at the B pillar position. The load direction is shown.
なお、サイドシルのアウタパネル２とインナパネル３とは、高張力鋼板や普通鋼板（通常は、これらのＧＡなどの亜鉛めっき鋼板）、アルミニウム合金板などをプレス成形したものである。この点、各パネル板厚を薄くして、サイドシルを軽量化するためには、アウタパネル２やインナパネル３として、４４０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板を用いることが好ましい。
The side sill
（レインフォース）
以上のような構成からなる本発明サイドシル１ａは、図１、２において、レインフォース５ａを、アウタパネル２側の中空構造内部に、Ｂピラーとの接合部を中心に、車体前後方向に亙って延在させて設けている。このレインフォース５ａは、図５の従来のレインフォース３０と同様に、スポット溶接などにより、アウタパネル２と対応する辺が、各々アウタパネル２側と接合される。
(Rainforce)
The
このレインフォース５ａは、アウタパネル２側に略縦向きに配置された前面フランジ６、７と、この前面フランジ６、７の各端部（前面フランジの両端部）と略直交するように各々略横向きに間隔を開けて配置された、上側と下側との二つのウエブ８、９とを有している。
The
レインフォース５ａにおける前面フランジは、略縦向きに配置された下方側の縦壁６と、この縦壁６から屈曲部１０を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がる上方側の傾斜壁７とを有している点が特徴的である。即ち、前面フランジは、略縦向きに配置されて下ウエブ９と交わる下方側の縦壁６と、この縦壁６から屈曲部１０を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がって上ウエブ８と交わる上方側の傾斜壁７とを有している。
The front flange of the
これらレインフォース５ａの形成する断面形状は、アウタパネル２の断面形状に近似している。そして、レインフォース５ａの長手方向（車体前後方向）の断面形状は、他のパネル構造体や他の部材との接合のための部分を除いては、略同じである。
The cross-sectional shape formed by these
レインフォース５ａの前面フランジにおける上方側の傾斜壁７によって、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、突っ張り効果を発揮することができる。このため、サイドシル１ａのアウタパネル２における頂部２ａと壁部２ｂとで形成する上面角部（コーナー部）の潰れを防止できる。
By the upper
また、前面フランジにおける下方側の縦壁６によって、レインフォース５ａにおける下ウエブ９とともに、アウタパネル２における頂部２ａの下部と壁部２ｃとで形成される、サイドシル１ａの側面下側から下面にかけて、縦壁６の板厚効果によって補強する。このため、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、サイドシル１ａの側面下側から下面にかけての強度を確保でき、断面変形を抑制することができる。
In addition, the
更に、レインフォース５ａの前面フランジにおける上方側の傾斜壁７によって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対して、レインフォース５ａの稜線を増加、あるいは屈曲部（角部、コーナー部）の数を増加できる。このため、レインフォース５ａ負荷される応力分布を均一にでき、最大荷重を高め、断面変形を抑制することができる。
Further, the upper
より具体的には、図１に示すレインフォース５ａの屈曲部は、上方側の傾斜壁７と下方側の縦壁６との交点である１０、上方側の傾斜壁７と上ウエブ８との交点１２、下方側の縦壁６と下ウエブ９との交点１３の３点（３個）になっている。このため、前記図５に示した断面コの字状のレインフォース３０の屈曲部（角部）が２点（２個）であるのに比して、レインフォースの屈曲部および稜線の数を増加させることができる。
More specifically, the bent portion of the
オフセット衝突におけるレインフォース５ａの軸方向（車体前後方向）の荷重負荷に対しては、この屈曲部の数および稜線の数によって、最大荷重が定まり、これらの数が多いほど、最大荷重が向上する。したがって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対する、圧壊や座屈の抑制のための最大荷重の確保という、サイドシルの耐オフセット衝突性を向上できる。
The maximum load is determined by the number of the bent portions and the number of ridge lines with respect to the load in the axial direction (vehicle body longitudinal direction) of the
（その他の実施態様）
次ぎに、図３、４を用いて、本発明のその他の実施態様について説明する。図３は本発明サイドシルの（Ｂピラー４と接合した長手方向中央部の）縦断面図、図４は図３のサイドシルの斜視図を各々示す。なお、図４においては、Ｂピラー４を除いて、サイドシル１ａのみを図示している。
(Other embodiments)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the side sill of the present invention (longitudinal central portion joined to the B pillar 4), and FIG. 4 is a perspective view of the side sill of FIG. In FIG. 4, only the
図３、４において、本発明サイドシル１ｂの基本的な構成は、前記した図１、２の場合と同じである。また、レインフォース５を、アウタパネル２側の中空構造内部に、車体前後方向に亙って延在させて設けている点も、前記した図１、２の場合と同じである。
3 and 4, the basic configuration of the
（レインフォース）
図３、４のレインフォース５ｂは、アウタパネル２側に略縦向きに配置された前面フランジ６、７と、この前面フランジ６、７の各端部と略直交するように各々略横向きに間隔を開けて配置された、上側と下側との二つのウエブ８、９とを有している点は、前記した図１、２の場合と同じである。また、これらレインフォース５ｂの形成する断面形状は、アウタパネル２の断面形状に近似しており、長手方向の断面形状が、他のパネル構造体や他の部材との接合のための部分を除いて、略同じである点も、前記した図１、２の場合と同じである。更に、レインフォース５ｂにおける前面フランジは、略縦向きに配置された下方側の縦壁６と、この縦壁６から屈曲部１０を介して車体幅方向内側に向かって斜めに立ち上がる上方側の傾斜壁７とを有している特徴点も、前記した図１、２の場合と同じである。
(Rainforce)
3 and 4 have
図３、４のレインフォース５ｂが、図１、２のレインフォース５ａと異なる点は、前面フランジ６、７に対して、後面側（車体内側）に、縦壁であるフランジ１１を設けた点である。この後面フランジ１１は、上側と下側との二つのウエブ８、９の各車体内側端部と略直交しており、これによって、レインフォース５ｂは略矩形閉断面を有する。
The
この後面フランジ１１の存在によって、前記図１、２の場合の耐側面衝突性向上効果に加えて、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードに対する、上側と下側との二つのウエブ８、９の潰れ防止効果（断面補強高効果：突っ張り効果）を得ることができる。
Due to the presence of the
また、後面フランジ１１の存在によって、前記したオフセット衝突における新たなねじれた軸圧壊モードに対して、レインフォース５ｂの稜線を増加、あるいは屈曲部の数を、屈曲部１４、１５と２個増加でき、最大荷重を高めることができる。ただ、後面フランジ１１の存在分だけ、図１、２のレインフォースよりも重量が増加するため、上記耐側面衝突性や耐オフセット衝突製の向上効果との兼ね合いで、採用を選択する。
Further, the presence of the
後面フランジ１１の角度は、図３、４の態様では、車体幅方向（図の左右方向）に傾斜させて設けている。これは、前面フランジが上方側の傾斜壁７を有しているため、二つのウエブ８、９の両後端の位置が互いに車体幅方向（図の左右方向）にずれて傾斜しているためである。このように、後面フランジ１１の角度は、前面フランジの上方側の傾斜壁７や、その両端が各々交わる上側と下側との二つのウエブ８、９の設計長さとの関係で決まる。このため、後面フランジ１１の傾斜角度はフレキシブルであり、略垂直とすることもできる。
The angle of the
なお、レインフォース５ｂは略矩形閉断面を有しているため、アウタパネル２ととの接合は、図１、２の場合のようなスポット溶接は、電極が配置しずらく、施工しにくい。このため、レーザー溶接などの手段により、アウタパネル２と対応する辺を、各々アウタパネル２側と接合する。
In addition, since the
(サイドシルの変形特性：断面方向)
図６に、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードにおける、本発明サイドシルの断面変形特性の解析結果を示す。図６は側面衝突寸前の変位０ｍｍから、側面衝突後の変位３００ｍｍまでの、図１、２に示した本発明サイドシルの断面変形状態の変化を順次表したものである。比較のために、前記図５に示した従来のサイドシルの断面変形状態の同様の変化を図７に示す。
(Deformation characteristics of side sill: cross-sectional direction)
FIG. 6 shows the analysis results of the cross-sectional deformation characteristics of the side sill of the present invention in the new torsional bending crushing mode in the side collision described above. FIG. 6 sequentially shows changes in the cross-sectional deformation state of the side sill of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 from the
図６、７の６０ｍｍ変位時の図に各々示す通り、側面衝突位置が前記したサイドシル上部のＢピラー側では、サイドシル１ａに対して、Ｂピラー４の車内側への倒れ変形に伴う、矢印ａで示す、上方から下方への斜めの荷重である、サイドシル１ａを、左側からの側面衝突の場合には時計回りに回転させる、ねじりによる圧壊荷重が新たに負荷される。
As shown in FIGS. 6 and 7 at the time of 60 mm displacement, on the B pillar side at the side sill upper portion as described above, the side a
この矢印ａで示す、前記上方から下方への斜めのねじりによる圧壊荷重の負荷によって、図７の従来のサイドシルでは、そのアウタパネル２の上部において、前面上側の屈曲部（角部）１２では、圧縮力が作用して、急速に角度が狭まり、上側の壁部２ｂと前面の頂部２ａとの変形が大きくなっている。これは、レインフォース３０における前面フランジ６や上側ウエブ８でも同様である。
In the conventional side sill of FIG. 7, in the upper side of the
また、この荷重の負荷は、同時に、サイドシルのアウタパネル２の下部においては、角部１３を押し広げる引張力ｃとなって働く。即ち、図７の従来のサイドシルでは、前面下側の屈曲部（角部）１３の角度が急速に拡がり、下側の壁部２ｃと前面の頂部２ａとの変形が大きくなる。これは、レインフォース３０における前面フランジ６や下側ウエブ９でも同様である。
In addition, the load is applied to the lower portion of the side sill
更に、Ｂピラー４の車内側への倒れ変形に伴う、後述する図８〜１０で示す、矢印ｂの下方から上方への応力が新たに負荷される。
Further, a stress from the lower side to the upper side of the arrow b shown in FIGS. 8 to 10 to be described later is newly applied along with the falling deformation of the
これらの同時負荷による、サイドシル１に対する、新たなねじれ曲げ圧壊モードによって、図７の従来のサイドシルでは、インナパネルも含めて、その断面方向に大きく圧壊していることが分かる。
It can be seen that the conventional side sill of FIG. 7 is greatly crushed in the cross-sectional direction including the inner panel by the new torsional bending crushing mode for the
これに比して、図６の本発明サイドシル１ａの断面方向の圧壊は、特に、サイドシル１ａの前面のアウタパネル２側において抑制されていることが分かる。これによって、本発明サイドシルの断面方向の耐側面衝突性が裏付けられる。
Compared to this, it can be seen that the crushing of the
なお、図６、７の解析は、発明例図１、２および比較例図５の、各サイドシル１ａ、１ｂ、１への側面衝突を模擬した落錘衝突時に、サイドシルが、矢印ａ、ｂで示した、車体内側に向かって回転する回転モーメントを有する、と各々仮定した。そして、上記レインフォースを含めたサイドシル構造を、部材の各断面形状データからメッシュ化し、有限要素法解析用シェルモデル（ＦＥＭモデル）を形成した。このモデル化の際に、各サイドシル端部にねじり＋曲げモードが再現できる拘束条件を与え、ピラー４上端面には、図５での矢印ａで示す方向に速度を与えた。また、レインフォースを含めたサイドシルの材料特性を与えた。
6 and 7, the side sill is shown by arrows a and b at the time of falling weight collision simulating the side collision to each side sill 1 a, 1 b, and 1 in the invention examples 1 and 2 and the comparative example FIG. 5. It was assumed that each has a rotational moment that rotates toward the inside of the vehicle body as shown. Then, the side sill structure including the above-described reinforcement was meshed from each cross-sectional shape data of the member to form a finite element method analysis shell model (FEM model). At the time of this modeling, a restraint condition capable of reproducing the torsion + bending mode was given to each side sill end, and a speed was given to the upper end surface of the
(サイドシルの変形特性：長手方向)
図８、９に、前記した側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モードにおける、前記図１、２に示した本発明サイドシル１ａ、１ｂの長手方向を含めた全体の変形特性の解析結果を斜視図で示す。図８、９は、側面衝突寸前の変位０ｍｍから、側面衝突後の変位３００ｍｍまでの、図１、２に示した本発明サイドシルの変形状態の変化を順次表したものである。比較のために、前記図５に示した従来のサイドシル１の長手方向を含めた全体の変形状態の同様の変化を図１０に斜視図で示す。
(Deformation characteristics of side sill: longitudinal direction)
8 and 9 are perspective views showing the analysis results of the entire deformation characteristics including the longitudinal direction of the
図８、９の１４０ｍｍ経過時の図に各々示す通り、側面衝突位置が前記したサイドシル上部のＢピラー側では、サイドシル１ａ、１ｂに対して、Ｂピラーの車内側への倒れ変形に伴い、Ｂピラーとの接合部では、更に、前記した矢印ｂの下方から上方への応力が新たに負荷される。この応力によって、サイドシル１ａ、１ｂには、Ｂピラーとの接合部に向かう、長手方向左右からの圧縮応力ｄが負荷される。
As shown in FIGS. 8 and 9 at the time when 140 mm has elapsed, the side collision position on the B pillar side above the side sill is in accordance with the
これと前記したａ〜ｃまでの荷重負荷の複合作用（前記側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モード）による応力集中が、図８、９の各経時変化図における斜線部で示す通り、サイドシル１ａ、１ｂのＢピラーとの接合部になされている。これは、図１０の従来のサイドシル１でも同様である。
As shown by the hatched portion in each time-dependent change chart of FIGS. 8 and 9, the
但し、その応力集中の程度は、図８、９の本発明サイドシル１ａ、１ｂでは、図１０の従来のサイドシル１に比して、広範囲に分散されており、変形してはいるが、局部的な座屈は抑制できていることが分かる。これに対して、図１０の従来のサイドシル１では、変形量が大きく、局部的に座屈していることが分かる。これによって、本発明サイドシルの長手方向の耐側面衝突性が裏付けられる。
However, the degree of stress concentration in the
(レインフォースの変形特性：長手方向)
図１１、１２、１３に、前記図８、９、１０の解析結果におけるレインフォースのみの変形状態の変化を斜視図で示す。図１１、１２、１３も、前記図８、９、１０と同様に、側面衝突寸前の変位０ｍｍから、側面衝突後の変位３００ｍｍまでの、サイドシルの長手方向を含めた全体の変形状態の変化を順次表したものである。
(Rainforce deformation characteristics: longitudinal direction)
11, 12, and 13 are perspective views showing changes in the deformation state of only the reinforcement in the analysis results of FIGS. 11, 12, and 13, similarly to FIGS. 8, 9, and 10, the change in the overall deformation state including the longitudinal direction of the side sill from the
前記した図８、９、１０のサイドシル全体の解析結果と同様に、前記したａ〜ｅまでの荷重負荷の複合作用（前記側面衝突における新たなねじれ曲げ圧壊モード）による応力集中を、各経時変化図における斜線部で示す。 Similar to the analysis results of the entire side sill shown in FIGS. 8, 9, and 10, the stress concentration due to the combined action of the load applied up to a to e described above (new torsional bending crushing mode in the side collision) is changed with time. This is indicated by the hatched portion in the figure.
図１１、１２の本発明レインフォース５ａ、５ｂでは、前記した図８、９、１０のサイドシル全体の解析結果と同様に、図１３の従来のレインフォース３０に比して、広範囲に分散されており、変形してはいるが、局部的な座屈は抑制できていることが分かる。これに対して、図１０の従来のレインフォース３０では、変形量が大きく、局部的に座屈していることが分かる。これによって、本発明に係るレインフォース構造のサイドシルの耐側面衝突性向上に対する寄与が裏付けられる。
11 and 12 according to the
(レインフォースの設計条件)
レインフォース５は、前記した通り、サイドシル１（サイドシル１ａ、１ｂとも共通してサイドシル１と言う）のアウタパネル２側の内部に、Ｂピラー４との接合部を中心に、車体前後方向に亙って延在させる。この場合の、本発明サイドシルにおけるレインフォース５の好ましい設計条件について、以下に、具体的に説明する。
(Rainforce design conditions)
As described above, the
（レインフォースの材質）
前記図１〜４において、本発明サイドシルにおけるレインフォース５ａの材質は、後述するレインフォース５ｂともに（以下、共通して、単にレインフォース５と言う）高張力鋼板を使用したものである。これに対して、普通鋼板（通常は、これらのＧＡなどの亜鉛めっき鋼板）、アルミニウム合金板などをプレス成形、あるいはアルミニウム合金押出形材を使用しても良いが、高張力鋼板に比べれば、板厚を厚くする必要があり、軽量化効果が出ない可能性がある。この点、レインフォース５の板厚を薄くして、サイドシルを軽量化するためには、レインフォース５に５９０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板を用いることが好ましい。
(Rainforce material)
1 to 4, the material of the
（レインフォースの大きさ、形状、長さ）
レインフォース５の全体的な大きさ、形状は、接合するアウタパネル２の断面（内部）形状によって規定される。また、レインフォース５の長さは、必ずしも、サイドシル１の車体前後方向の長さ全般に亙る必要は無い（サイドシルの車体前後方向の長さと同じくする必要は無い）。より具体的に、前記した側面衝突に対しては、レインフォース５の長さは、Ｂピラーとの接合部を、その長さの略中心として、後述する図８〜１３に示す、新たなねじれ曲げ圧壊モードの負荷応力の及ぶ範囲に対して、十分な長さだけ設ければ良い。但し、前記したオフセット衝突に対しては、レインフォース５の長さは長いほど好ましく、サイドシル１の車体前後方向の長さ全般に亙ることが好ましい。ただ、レインフォース５の長さが長いほど重量が増加する。この点、側面衝突とオフセット衝突との両方の衝突に対するとともに、重量増加を抑制するための目安としては、レインフォース５長手方向のＢピラーとの接合範囲の長さＬに対してＬ〜５Ｌの範囲だけ設ければ良い。
(Rainforce size, shape, length)
The overall size and shape of the
レインフォース５の長さが１／３Ｌ未満では、負荷応力の及ぶ範囲に対して短かすぎて、本発明構成となっていても、レインフォースの役割を果たせない可能性がある。レインフォース５の長さが２／３Ｌを越えた場合には、側面衝突に対する補強効果の増加の割りには、重量増加の割合の方が著しくなる。
If the length of the
レインフォース５の板厚は、前記した側面衝突やオフセット衝突における、新たな圧壊モードの負荷応力に対して、サイドシル１の前記アウタパネル２の板厚ｔとの関係で決定される。この点、０．５ｔ〜２．３ｔの範囲とすることが好ましい。レインフォース５の板厚が０．５ｔ未満では、前記した側面衝突やオフセット衝突における、新たな圧壊モードの負荷応力に対して、補強効果が小さくなり過ぎ、重量を増加してまで、レインフォース５を設ける意味が無くなる。一方、レインフォース５の板厚が２．３ｔを越えた場合、レインフォース５による重量増加が著しくなり過ぎる。
The thickness of the
なお、レインフォース５を構成する前面フランジ６、７と、二つの上下ウエブ８、９、あるいは前面フランジにおける下方側の縦壁６と、上方側の傾斜壁７とは、各々必ずしも同じ板厚とせずとも、差を設けても良い。即ち、レインフォース５の側面衝突に対する前面側である前面フランジ６、７を、ウエブ８、９よりも厚肉とする、前面フランジにおける下方側の縦壁６を、上方側の傾斜壁７よりも厚肉としても良い。
The
レインフォース５の前面フランジにおける下方側の縦壁６と、上方側の傾斜壁７との設計も、前記した側面衝突やオフセット衝突における、新たな圧壊モードの負荷応力に対して、サイドシル１の前記アウタパネル２の板厚ｔとの関係で決定される。この点、前面フランジの板厚が０．５ｔ〜２．３ｔの範囲の場合には、図１に示す、前面フランジの高さ（車体上下方向の長さ、図１で言う上下方向の長さ）Ｈに対する下方側の縦壁６の高さＨ１を、１／３〜２／３Ｈの範囲とすることが好ましい。
The design of the lower
このＨ１が１／３Ｈ未満では、側面衝突の場合における、前記図６の矢印ａの荷重負荷に伴う矢印ｂやｃの応力、あるいは前記図８、９の矢印ｄの応力に対して、アウタパネル２の下部（屈曲部、角部１３）に対する補強効果が小さくなる可能性がある。
If this H1 is less than 1 / 3H, the
一方、Ｈ１が２／３Ｈを越えた場合、上方側の傾斜壁７の長さが不足し、前記図６の矢印ａの荷重負荷や矢印ｂの応力に対するアウタパネル２の上部（屈曲部、角部１２）に対する、突っ張り補強効果が小さくなる可能性がある。
On the other hand, when H1 exceeds 2 / 3H, the length of the upper
上方側の傾斜壁７の傾斜設計も、前記した側面衝突やオフセット衝突における、新たな圧壊モードの負荷応力に対して、サイドシル１の前記アウタパネル２の板厚ｔとの関係で決定される。この点、前面フランジの板厚が０．５ｔ〜２．３ｔの範囲の場合には、図１に示す、レインフォース５の幅（車体幅方向の長さ、図１で言う左右方向の長さであって、ウエブ９の長さ）Ｗに対する、傾斜壁７の幅Ｗ１（傾斜壁７の車体幅方向で水平方向の長さ、図１で言う左右方向の長さ）を、１／４Ｗ〜Ｗの範囲とすることが好ましい。
The inclination design of the upper
このＷ１が１／４Ｗ未満では、従来の傾斜していない縦壁（図５の前面フランジ２ａ）と同じとなり、側面衝突の場合における、前記図６の矢印ａの荷重負荷や矢印ｂの応力に対するアウタパネル２の上部（屈曲部、角部１２）に対する突っ張り補強効果が小さくなる可能性がある。
If this W1 is less than 1/4 W, it becomes the same as the conventional non-inclined vertical wall (
一方、Ｗ１がＷを越えた場合、側面衝突の場合における、前記図６の矢印ａの荷重負荷や矢印ｂの応力に対する効果発揮が遅れ、この時間的な遅れが、却って、上記突っ張り補強効果を小さくする可能性がある。 On the other hand, when W1 exceeds W, in the case of a side collision, the effect exerted on the load load of the arrow a and the stress of the arrow b in FIG. 6 is delayed, and this time delay is on the contrary. There is a possibility to make it smaller.
（サイドシルの衝突モード）
サイドシルの衝突モードとして、前記図８、９、１０のサイドシル全体の解析結果から、耐側面衝突モードにおける、本発明サイドシル例と比較サイドシル例との重量差（但し、図５の形状で表１の比較例６との重量差）と最大荷重との関係を図１４に示す。また、耐オフセット衝突モードにおける、重量差（但し、図５の形状で表１の比較例６との重量差）と最大荷重との関係を図１５に示す。
(Side sill collision mode)
As the side sill collision mode, the weight difference between the side sill example of the present invention and the comparative side sill example in the side collision resistant mode is shown in Table 1 in the shape of FIG. FIG. 14 shows the relationship between the weight difference from Comparative Example 6) and the maximum load. FIG. 15 shows the relationship between the weight difference (however, the weight difference from Comparative Example 6 in Table 1 in the shape of FIG. 5) and the maximum load in the anti-offset collision mode.
前提となる、これら本発明サイドシル例と比較サイドシル例との設計条件を表１に示す。レインフォースの各部の板厚は全て同じとした。 Table 1 shows the design conditions for the side sill examples of the present invention and the comparative side sill examples, which are the preconditions. The thickness of each part of the reinforcement was the same.
図１４、１５から分かる通り、発明例１〜５は、比較例６に比して、重量が重くならずに、側面衝突における最大荷重と、オフセット衝突における最大荷重とが高い。したがって、サイドシルの重量増加につながらず、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備したサイドシルであることが分かる。 As can be seen from FIGS. 14 and 15, Invention Examples 1 to 5 are not heavier than Comparative Example 6 and have a higher maximum load in a side collision and a maximum load in an offset collision. Therefore, it can be seen that the side sill has both side collision resistance and offset collision resistance without increasing the weight of the side sill.
これに対して、ハイテン化および板厚減による軽量化した比較例７は、比較例６に比して、重量は軽くなっているものの、側面衝突における最大荷重があまり高くならない。また、アウタパネルの板厚をより厚くした比較例８は、側面衝突やオフセット衝突における最大荷重の増加の割りには、重量が重くなり過ぎている。 On the other hand, although the comparative example 7 weight-reduced by the high tensile strength and the thickness reduction is lighter than the comparative example 6, the maximum load in the side collision is not so high. In Comparative Example 8 in which the thickness of the outer panel is made thicker, the weight is too heavy for the increase in the maximum load in the side collision or offset collision.
本発明によれば、サイドシルの重量増加につながらず、耐側面衝突性と耐オフセット衝突性とを兼備したサイドシルを提供できる。このため、自動車サイドシルに適用されて、自動車（車体）の軽量化と、乗員保護などの安全性の向上との両立に寄与するものである。 According to the present invention, a side sill having both side impact resistance and offset collision resistance can be provided without increasing the weight of the side sill. For this reason, it is applied to an automobile side sill and contributes to both the weight reduction of the automobile (vehicle body) and the improvement of safety such as occupant protection.
1:サイドシル、2:アウタパネル、3:インナパネル、4:Ｂピラー、
5:レインフォース、6:縦壁、7:傾斜壁、8 、9:ウエブ、10、12、13: 角部、
11: 後面フランジ、30: レインフォース、
1: Side sill, 2: Outer panel, 3: Inner panel, 4: B pillar,
5: Reinforce, 6: Vertical wall, 7: Inclined wall, 8, 9: Web, 10, 12, 13: Corner
11: Rear flange, 30: Reinforce,
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