JP2019151297A

JP2019151297A - サイドシル構造

Info

Publication number: JP2019151297A
Application number: JP2018039675A
Authority: JP
Inventors: 康裕阪田; Yasuhiro Sakata; 壮平塚; Takeshi Hiratsuka; 晃一榎; Koichi Enoki; 晃生太田; Akio Ota
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: CN110228529B; CN110228529A; US20190276084A1; DE102019105370A1; US10974766B2; JP6759262B2

Abstract

【課題】微小ラップ衝突時においてホイールの外側からの荷重を最適に吸収することができるサイドシル構造を提供する。【解決手段】前端が車両前側のフロントタイヤの後方において離間して位置し後方に延びるように配置され、サイドシルアウタパネル２１とサイドシルインナパネル２２による閉じ断面構造を有する。サイドシルアウタ肩リンフォース２５を有する。サイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分はサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両におけるサイドシル構造に関するものである。

特許文献１に開示の車両側部構造においては、サイドシルの補強構造体であるロッカインナリンフォースの車両前後方向前端かつ車両上下方向上端が弱体部とされ、弱体部とブレーキキャリパとが車両幅方向及び車両上下方向にラップしている。これにより、微小ラップ衝突の際に、ロッカインナリンフォースとブレーキキャリパとがフロントタイヤを介して干渉した場合においてもロッカの変形量を抑制することができる。

特開２０１４−８３９７２号公報

ところで、サイドシルは、前端がフロントタイヤの後方に離間して位置し、後方に延びるように配置されるが、微小ラップ衝突時にフロントタイヤのホイールの外側がサイドシルの外側に当たる場合においてホイールからの荷重を最適に吸収する必要がある。

本発明の目的は、微小ラップ衝突時においてホイールの外側からの荷重を最適に吸収することができるサイドシル構造を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、前端が車両前側のフロントタイヤの後方において離間して位置し後方に延びるように配置され、サイドシルアウタパネルとサイドシルインナパネルによる閉じ断面構造を有するサイドシル構造であって、外側の補強部材を有し、前記外側の補強部材の前端部分は前記サイドシルアウタパネル及び前記サイドシルインナパネルの前端部分よりも車両後側に位置することを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、微小ラップ衝突時においてフロントタイヤのホイールの外側がサイドシルの外側に当たる際に、外側の補強部材の前端部分がサイドシルアウタパネル及びサイドシルインナパネルの前端部分よりも車両後側に位置するので、外側の補強部材の無い部分が潰すエリアとなってホイールの外側からの荷重を最適に吸収することができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載のサイドシル構造において、前記外側の補強部材の前端部分はフロントピラーの後壁とサイドシルとの接続位置よりも車両前側に位置するとよい。

本発明によれば、微小ラップ衝突時においてホイールの外側からの荷重を最適に吸収することができる。

実施形態における車両の前方骨格構造を示す側面図。車両の前方骨格構造を示す平面図。図１のＢ−Ｂ線でのフロントピラーの断面図。車両の前方骨格構造におけるサイドシルの前端部分の側面図。（ａ）はサイドシルの側面図、（ｂ）はサイドシルの正面図、（ｃ）はサイドシルの斜視図。図１のＡ−Ａ線に対応する部位での微小ラップ衝突時の状態を説明するための図。図１のＡ−Ａ線に対応する部位での微小ラップ衝突時の状態を説明するための図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、各図における「前」、「後」、「上」、「下」は、車両における前後方向及び上下方向を意味し、「内」、「外」は、車両（車室）の内側、外側を意味する。

図１及び図２に示すように、車両の前方骨格構造１０は、フロントタイヤ７０の後方に位置するサイドシル２０と、フロントピラー３０と、フロントサイドメンバ４０と、サスペンションタワー５０と、カウルトップサイド６０を備える。

フロントタイヤ７０は、図６に示すように、ホイール７１を有する。ホイール７１は、リム部７２とディスク部７３を有する。リム部７２は円筒状をなす本体部７２ａの外周面における内側にフランジ部（突起）７２ｂが形成されているとともに本体部７２ａの外周面における外側にフランジ部（突起）７２ｃが形成されている。円筒状をなす本体部７２ａの内面における外側にはディスク部７３が設けられている。

図１，２に示すように、フロントピラー３０は、サイドシル２０の前端部分から上方に延びている。フロントサイドメンバ４０は、フロントピラー３０及びサイドシル２０よりも車室内側においてフロントピラー３０よりも前方に延びている。フロントサイドメンバ４０は、アンダリンフォース４１と結合されている。

サスペンションタワー５０は、フロントサイドメンバ４０におけるフロントピラー３０よりも前方の部位においてフロントサイドメンバ４０に結合されている。カウルトップサイド６０は、前端部がサスペンションタワー５０に結合されるとともに後端部がフロントピラー３０に結合されている。

フロントピラー３０は、図３に示すように、閉じ断面構造を有する。詳しくは、フロントピラー３０は、断面形状が四角枠状をなし、金属板よりなるアウタパネル３１と金属板よりなるインナパネル３２を有する。アウタパネル３１は、断面コ字状の本体部３１ａと、本体部３１ａの端部から延びるフランジ部３１ｂを有する。インナパネル３２は、断面コ字状の本体部３２ａと、本体部３２ａの端部から延びるフランジ部３２ｂを有する。断面コ字状の本体部３１ａの開口部及び断面コ字状の本体部３２ａの開口部を塞ぐようにしてアウタパネル３１のフランジ部３１ｂとインナパネル３２のフランジ部３２ｂとが重なり合った状態で接合されている。

図１，２に示すように、サイドシル２０は、前端が車両前側のフロントタイヤ７０の後方において離間して位置している。サイドシル２０は、後方に延びるように配置され、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、サイドシルアウタパネル２１とサイドシルインナパネル２２による閉じ断面構造を有する。

詳しくは、サイドシル２０は、断面形状が概略四角枠状をなし、金属板よりなるサイドシルアウタパネル２１と、金属板よりなるサイドシルインナパネル２２を有する。
サイドシルアウタパネル２１は、断面ハット状をなし、断面コ字状の本体部２１ａと、本体部２１ａの端部から延びるフランジ部２１ｂを有する。サイドシルアウタパネル２１は、車両の前後方向に延びている。サイドシルインナパネル２２は、断面ハット状をなし、断面コ字状の本体部２２ａと、本体部２２ａの端部から延びるフランジ部２２ｂを有する。サイドシルインナパネル２２は、車両の前後方向に延びている。断面コ字状の本体部２１ａの開口部及び断面コ字状の本体部２２ａの開口部を塞ぐようにしてサイドシルアウタパネル２１のフランジ部２１ｂとサイドシルインナパネル２２のフランジ部２２ｂとが重なり合った状態で接合されている。サイドシルアウタパネル２１の本体部２１ａとサイドシルインナパネル２２の本体部２２ａで囲まれた空間が閉じられた空間となっている。

サイドシル２０は、サイドシルアウタコ字状リンフォース２３と、サイドシルインナ肩リンフォース２４と、サイドシルアウタ肩リンフォース２５を具備している。これらリンフォース２３，２４，２５により、微小ラップ衝突時においてサイドシル２０がフロントタイヤ７０のホイール７１の侵入により折れないように補強している。

サイドシルアウタコ字状リンフォース２３は、金属板よりなり、断面コ字状に形成されている。サイドシルアウタコ字状リンフォース２３は、車両の前後方向に延びている。サイドシルアウタコ字状リンフォース２３は、サイドシルアウタパネル２１の本体部２１ａの内面に当接する状態でサイドシルアウタパネル２１に接合され、本体部２１ａの上側の角部（稜線）及び下側の角部（稜線）を含めてサイドシルアウタパネル２１を補強している。サイドシルアウタコ字状リンフォース２３の前端側は、サイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２と同じ長さになっている。

サイドシルインナ肩リンフォース２４は、金属板よりなり、断面くの字状に形成されている。サイドシルインナ肩リンフォース２４は、車両の前後方向に延びている。サイドシルインナ肩リンフォース２４は、サイドシルインナパネル２２の本体部２２ａの上側の角部（稜線）の内面に当接する状態でサイドシルインナパネル２２に接合されている。サイドシルインナ肩リンフォース２４の前端側は、サイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２よりも短くなっている。

サイドシルアウタ肩リンフォース２５は、金属板よりなり、断面くの字状に形成されている。サイドシルアウタ肩リンフォース２５は、車両の前後方向に延びている。サイドシルアウタ肩リンフォース２５は、サイドシルアウタパネル２１の本体部２１ａの上側の角部（稜線）に対応する部位においてサイドシルアウタコ字状リンフォース２３の内面に当接する状態でサイドシルアウタコ字状リンフォース２３に接合されている。

微小ラップ衝突時において、図６に示すように、フロントタイヤ７０のホイール７１の外側に位置するリム部７２のフランジ部７２ｃがサイドシル２０の外側に当たる。特に、サイドシル２０の上側の角部（上側の稜線）にフロントタイヤ７０のホイール７１の外側が当たるのでサイドシルアウタコ字状リンフォース２３、サイドシルアウタ肩リンフォース２５を設けてサイドシル２０の上側の角部（上側の稜線）を補強している。

さらに、外側の補強部材としてのサイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分はサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置している。サイドシルアウタ肩リンフォース２５の有無でサイドシル強度に差を設けることによりフロントタイヤ７０のホイール７１の侵入時にサイドシル２０における潰さないエリアＺ１と潰すエリアＺ２とに区画されている。つまり、サイドシル２０におけるサイドシルアウタ肩リンフォース２５が有る部分である後方部が微小ラップ衝突時に荷重で潰さないエリアＺ１であり、サイドシルアウタ肩リンフォース２５の無い部分である前端部分が潰すエリアＺ２である。フロントタイヤ７０のホイール７１の侵入時においてエリアＺ２が潰れることにより車室内側へ変形しようとする荷重が低減されるとともにサイドシル２０における潰さないエリアＺ１によりフロントタイヤ７０のホイール７１が車両外側に掃き出されるようになっている。

また、図４に示すように、サイドシル２０において、サイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分はフロントピラー３０の後壁３０ａとサイドシル２０との接続位置よりも車両前側に位置している。サイドシル２０におけるサイドシルアウタ肩リンフォース２５の無い潰すエリアＺ２はエネルギー吸収量（ＥＡ量）を稼ぐため、なるべく長く形成する。

次に、作用について説明する。
図５（ａ）に示すように、サイドシル２０はサイドシルアウタパネル２１とサイドシルインナパネル２２を組み合わせた閉じ断面構造を有するので、微小ラップ衝突時でない通常時には剛性が保持される。

一方、図１に示すように、微小ラップ衝突時、微小ラップバリア１００からの荷重伝達経路は次の３経路がある。
第１の荷重伝達経路として、荷重が、微小ラップバリア１００からフロントタイヤ７０のホイール７１（図６，７参照）を経てサイドシル２０に伝わる。第２の荷重伝達経路として、荷重が、微小ラップバリア１００からフロントサイドメンバ４０を経てアンダリンフォース４１に伝わる。第３の荷重伝達経路として、荷重が、微小ラップバリア１００からフロントサイドメンバ４０、サスペンションタワー５０及びカウルトップサイド６０を経てフロントピラー３０に伝わる。

ここで、第１の荷重伝達経路において荷重が微小ラップバリア１００からフロントタイヤ７０のホイール７１を経てサイドシル２０に伝わる場合、荷重のサイドシル２０への入力によりサイドシル折れが発生してフロントピラー３０の後退量等の車室内側への車両変形が大きくなろうとする。

本実施形態においては、図６に示すように、微小ラップ衝突時にフロントタイヤ７０のホイール７１の外側がサイドシル２０の外側に接触してサイドシル２０の前端部分のエリアＺ２が部分的に潰れることにより、フロントタイヤ７０のホイール７１からの荷重が最適に吸収される。また、潰さないエリアＺ１によりフロントタイヤ７０のホイール７１が車両外側に排出されて車室内に入り込むことが抑制される。また、フロントピラー３０を潰したり崩壊させることもなく車室内への進行を抑制することが可能となる。

また、サイドシル２０の後方側の潰さないエリアＺ１を微小ラップ衝突時の荷重により潰れないように補強するとともにサイドシル２０の前端部分のエリアＺ２が潰れるようにすることにより、潰さないエリアＺ１において受ける荷重を小さくできる。これを、図６．７を用いて説明する。図７に示すサイドシル外側に潰し部分が無い場合にはサイドシルに加わる荷重が大きい。これに比べ図６に示す潰すエリアＺ２を設けることによりサイドシルに加わる荷重を小さくできる。

衝撃を吸収してサイドシルに加わる荷重を小さくできることから、耐えるべき荷重を低くでき、サイドシル２０の板厚を薄くできる。これによりサイドシル２０の質量低減が図られる。つまり、板厚を薄くして軽量化しつつ車室内側に許容される範囲内でサイドシル２０の変形を最小限にとどめながらフロントタイヤ７０のホイール７１を、微小ラップバリア１００とサイドシル２０との間の領域から、車両外側に掃き出すことが可能となる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）サイドシル構造として、前端が車両前側のフロントタイヤ７０の後方において離間して位置し後方に延びるように配置され、サイドシルアウタパネル２１とサイドシルインナパネル２２による閉じ断面構造を有する。ここで、外側の補強部材としてのサイドシルアウタ肩リンフォース２５を有する。また、サイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分はサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置する。よって、微小ラップ衝突時においてフロントタイヤ７０のホイール７１の外側がサイドシル２０の外側に当たる際に、サイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分がサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置するので、サイドシルアウタ肩リンフォース２５の無い部分が潰すエリアＺ２となってホイール７１の外側からの荷重を最適に吸収することができる。

（２）外側の補強部材としてのサイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分はフロントピラー３０の後壁３０ａとサイドシル２０との接続位置よりも車両前側に位置する。よって、フロントピラー３０とサイドシル２０との強度を保ちつつ、サイドシルアウタ肩リンフォース２５の無い前端部分の長さをより長くすることにより、吸収できるエネルギー量を最大にすることが可能となる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ サイドシルアウタコ字状リンフォース２３の前端部分及びサイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分がサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置する構成としてもよい。即ち、外側の補強部材としてのサイドシルアウタコ字状リンフォース２３及びサイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分がサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置する構成としてもよい。

○ 上述した実施形態ではサイドシルアウタコ字状リンフォース２３及びサイドシルアウタ肩リンフォース２５を具備していた。これに代わり、サイドシルアウタコ字状リンフォース２３及びサイドシルアウタ肩リンフォース２５のいずれか一方（サイドシルアウタコ字状リンフォース２３のみ、若しくは、サイドシルアウタ肩リンフォース２５のみ）を備える構成としてもよい。

この場合において、サイドシルアウタコ字状リンフォース２３が無く、かつ、サイドシルアウタ肩リンフォース２５の前端部分がサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置する構成としてもよい。

また、サイドシルアウタ肩リンフォース２５が無く、かつ、サイドシルアウタコ字状リンフォース２３の前端部分がサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置する構成としてもよい。即ち、外側の補強部材としてのサイドシルアウタコ字状リンフォース２３の前端部分がサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置する構成としてもよい。

○ サイドシルアウタ肩リンフォース２５を用いて微小ラップ衝突時にサイドシル２０の上側の角部（上側の稜線）を補強する構成とした。これに代わり、微小ラップ衝突時にサイドシル２０の下側の角部（下側の稜線）をサイドシルアウタ肩リンフォースで補強する構成とした場合に適用してもよい。そして、例えば、下側の角部（下側の稜線）に設けられるサイドシルアウタ肩リンフォースの前端部分がサイドシルアウタパネル２１及びサイドシルインナパネル２２の前端部分よりも車両後側に位置する構成としてもよい。

２０…サイドシル、２１…サイドシルアウタパネル、２２…サイドシルインナパネル、２５…サイドシルアウタ肩リンフォース、３０…フロントピラー、３０ａ…後壁、７０…フロントタイヤ、７１…ホイール。

Claims

前端が車両前側のフロントタイヤの後方において離間して位置し後方に延びるように配置され、サイドシルアウタパネルとサイドシルインナパネルによる閉じ断面構造を有するサイドシル構造であって、
外側の補強部材を有し、前記外側の補強部材の前端部分は前記サイドシルアウタパネル及び前記サイドシルインナパネルの前端部分よりも車両後側に位置することを特徴とするサイドシル構造。
前記外側の補強部材の前端部分はフロントピラーの後壁とサイドシルとの接続位置よりも車両前側に位置することを特徴とする請求項１に記載のサイドシル構造。