JP3775171B2

JP3775171B2 - リンフォース部材および同リンフォース部材を用いた車体構造

Info

Publication number: JP3775171B2
Application number: JP2000146640A
Authority: JP
Inventors: 正恒山根; 節生長井; 直章山田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JP2001321845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強用部材として用いられるリンフォース部材および同リンフォースを用いた車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車（車両）の車体は、正面や側面からの衝突やオフセット衝突からの安全性を確保することが求められる。
【０００３】
そこで、図８に示す断面図および図９に示す分解斜視図のように車体側部の骨格をなすサイドシルａ（骨格部材）では、従来、サイドアウタパネルｂとサイドシルインナパネルｃとを組み付けて構成される閉断面の本体ｄ内にハット型のリンフォース部材ｅを組付けて、衝突時に加わる衝突エネルギーの吸収を行えるようにしている。多くは、正面からの衝突、正面からのオフセット衝突、側面衝突に備えて、図８および図９に示されるようにリンフォース部材ｅに加え、コ字形のリンフォースｆ、複数のバルクヘッドｇなどといった複数種のリンフォースを追加して、サイドシルａを補強している。
【０００４】
ところが、こうした多くのリンフォース部材を組付ける構造は、部品点数が多いので、工数が多く、コスト高を招いたり、部品の合せ部から異音が発生したりしやすい。
【０００５】
そこで、閉断面形状を呈した１つの薄い板厚のリンフォース部材だけで、多くのリンフォース類に置き換わる剛性強度を確保することが考えられている。
【０００６】
具体的には、特開平１１−２０８５０４号に示されるようなハイドロフォーム成形で形成された閉断面形状の中空部材をリンフォース部材として用いて、サイドシルの内部に収めることが考えられる。
【０００７】
ハイドロフォーム成形は、上型と下型とがなす最終形状の型内に１本の素管を収め、同素管内に水（加圧液）を圧入して内部からの加圧により素管を膨らませ（拡管）、膨らむ素管を上型と下型の型面になじませることにより、型面の形状にならう閉断面形状の製品が成形される成形方法である。
【０００８】
このハイドロフォーム成形で形成されるリンフォース部材は、連続した周壁で閉断面形状が形成されるだけでなく、素管の周壁が伸びることで生じる加工硬化により、軽量（薄い板厚）でありながら、１部品で、複数種のリンフォース類に相当する剛性強度が得られる。しかも、スプリングバックがほとんどないので、製品精度がよく、組立精度もよいことが挙げられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このリンフォース部材の断面形状は、単純な閉断面形状をなしているので、加わる衝撃によっては断面が拡がる方向に変形しやすい。これは、外径（口径）が大きなリンフォース部材に生じやすい。これでは、思うような衝撃エネルギーの吸収が期待できない。
【００１０】
そのため、高い衝撃エネルギーの吸収が求められる車体の骨格部材、特にサイドシル（キャビンの骨格をなす骨格部材）では、リンフォース部材とは別に該リンフォース部材の断面が拡がるのを防ぐための補強材を組付けて、剛性強度を高める必要が出てくる。
【００１１】
これでは、軽量および単品で高い剛性をもたらすといった特徴のあるハイドロフォーム製のリンフォース部材が効率良く使用できない。
【００１２】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、閉断面が開く方向に変形するのを防ぎつつ、軽量で、高い剛性をもたらすリンフォース部材を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載のリンフォース部材は、鋼板のプレス加工により巻き成形されて一方の側の壁部が内部を横切るとともに該横切った壁部の先端部と根元部とを鋼板の内面に溶着した巻きパイプよりなる素管をハイドロフォーム成形によって膨らませて所望の外形形状に成形する構造とした。
【００１４】
すると、リンフォース部材自身は、直径方向に横切る壁部により、断面が拡がる方向の変形が防止される機能をもつ。これにより、リンフォース部材を用いて補強する際には、リンフォース部材の断面が拡がる点を考慮しなくてすむ。しかも、径方向に横切る壁部は、断面係数を増やして、ハイドロフォーム成形がもたらす剛性強度（連続した閉断面、周壁が伸びることによる加工硬化による）を増大させる働きをなすから、軽量で、衝撃エネルギーの吸収に最適なリンフォース部材が得られる。
【００１６】
請求項２に記載の車体構造は、上記リンフォース部材がもつ特徴を活かして車体の骨格部材が有効に補強されるよう、上記リンフォース部材を、車体の各部のうち、アウタパネルとインナパネルとを接合して構成される骨格部材の内部に、アウタパネルあるいはインナパネルの内面に取着して、当該骨格部材の内部形状にならうよう収める構造としたことにある。
【００１７】
請求項３に記載の車体構造は、さらに内部を横切る壁部が、外部から加わる衝撃に耐える梁部材として機能するよう、骨格部材内に、リンフォース部材を、衝撃力が入力する方向に内部の壁部を向かせた姿勢で収める構成を採用したことにある。
【００１８】
請求項４に記載の車体構造は、さらにリンフォース部材と骨格部材とが簡単に正しい位置に位置決められるよう、リンフォース部材には、一部に外方へ突き出る膨出部をハイドロフォーム成形によって形成し、骨格部材には、前記膨出部を受けてリンフォース部材との位置決めをなす受け部を有した構成とした。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図５に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
【００２０】
図１は自動車（車両）を構成する車体１の車幅方向片側（側部）を示していて、同図中２は同車体１に形成されるキャビン、３は同キャビン２の両側部に形成されている乗降口、４は同乗降口３をフロント側とリヤ側とに仕切るセンタピラーである。
【００２１】
この車体１の骨格をなす骨格部材のうち、例えば各乗降口３の下部に配置されているサイドシル５には、内部に補強構造が加えられ、車体１の正面からの衝突、同正面からのオフセット衝突、車体１の側部からの衝突で加わる衝突エネルギーの吸収が行えるようにしている。
【００２２】
具体的には、図２に示されるようにサイドシル５は、車体前後方向に一定断面で直線状に延びている細長の骨格部材で、帯板状のサイドシルインナパネル６（本願のインナパネルに相当）と、断面がほぼハット型のサイドアウタパネル７（本願のアウタパネルに相当）とを溶接で接合して閉断面（筒形）としてある（本体）。そして、このサイドシル５の内部の略全体に、図３に示されるようにリンフォース部材８が収められ、サイドシル５を補強している。なお、サイドシル５にはフロアパネル１ａが組付く（図２のみ図示）。
【００２３】
リンフォース部材８には、本発明の要部となる断面が拡がる方向の変形を抑制する工夫を施したハイドロフォーム成形品が採用されている。
【００２４】
この工夫は、図４（ｈ）および図５（ａ）に示されるように径方向に横切る壁部９で内部が仕切られている１本の金属製の素管１０、例えば製作コストが安価ですむ鋼板製の巻きパイプ（図４に図示）にハイドロフォーム成形を施して、リンフォース部材８を成形した点にある。
【００２５】
すなわち、巻きパイプ（素管１０）が成形されるまでを説明すれば、図４（ａ）に示されるように帯形の鋼板１１を用意し、これをプレス加工機（図示しない）の上下型内にセットして、図４（ｂ）に示されるように壁部９に相当する鋼板１１の幅方向一端側の端部分１１ａを垂直に立ち上げ、幅方向中央を上向きの円弧状に成形し、幅方向他側を下向きの円弧状に成形する。１２は、このときの上向きの円弧状部を示し、１３は下向きの円弧状部を示している。なお、幅方向一端側の端部には、Ｌ字形の折り返しで形成される固定座１１ｂを成形しておく。続いて、プレス加工により、図４（ｂ）〜（ｆ）に示されるように鋼板１１の端部分１１ａを内側に折り込み、円弧状部１２を整形する加工を施してから、折り込んだ端部分１１ａを中心として該端部分１１ａに続く鋼板部分を端部分１１ａの先端部と根元部と重なるように巻き付ける。その後、図４（ｇ）に示されるように一対のスポット電極１４，１４で、外側から通電して、該先端部とそれに重なる鋼板部分（素管１０の内面）、該根元部とそれに重なる鋼板部分（素管１０の内面）とをスポット溶接で固定することにより、図４（ｈ）および図５（ａ）に示されるような内部全域が壁部９で径方向から仕切られるほぼ円筒状の素管１０が形成される。もちろん、素管１０の外径は、ハイドロフォーム成形品（製品）の外径より小さい。
【００２６】
続いて、同素管１０からリンフォース部材８へ成形されるまでを説明すれば、図５（ｂ）に示されるようにハイドロフォーム成形機１５の上型１６と下型１７とがなす製品形状（リンフォース部材８の外形：サイドシル内部に収まる筒形で、片側がサイドシルインナパネル６の内面にならう平坦部を有し、もう片側がサイドアウタパネル７内に収まる円弧部を有する）の型内に素管１０を収める。そして、ハイドロフォーム成形機１５を稼動させて、同素管１０内に水（加圧液）を圧入し内部からの加圧で素管１０を膨らませる（拡管）。すると、素管１８の各部は、図５（ｂ）中のＸ矢印に示されるように均等に膨らんで、図５（ｃ）に示されるように上型１６と下型１７の型面になじみ、図５（ｄ）に示されるようにサイドシル５と組み合う外形のリンフォース部材８が形成される。
【００２７】
こうして得られたリンフォース部材８は、ハイドロフォーム成形により、薄肉化（軽量化）と素管１０を超える剛性強度とがもたらせられる（連続した周壁で閉断面形状を形成、素管１０の周壁が伸びることで生じる加工硬化による）。しかも、リンフォース部材８自身は、径方向に横切る壁部９で行われる周壁の支持により、径方向（断面が拡がる方向）に対する変形が抑制されるので、補強として使用するときは、リンフォース部材８の断面が拡がる方向の変形を考慮しない、すなわち断面が拡がる方向を抑制するための補強材を追加せずにすむ。そのうえ、径方向に横切る壁部９は、リンフォース部材８の断面係数を増やし、剛性強度を増大させるから、衝撃エネルギーの吸収に最適なリンフォース部材８ができる。またリンフォース部材８には、製作コストが安価な鋼板１１で形成される素管１０を用いるので、コストの負担が小さく、安価である。
【００２８】
そして、このリンフォース部材８は、図５（ｅ）に示されるようにリンフォース部材８の一側に有る平坦部分８ａ（インナパネル内面にならう形状部分）をサイドシルインナパネル６の内面に溶接で取着してから、図３に示されるようにサイドシルインナパネル６のフランジ部６ａとサイドアウタパネル７のフランジ部７ａとを溶接するというサイドシル６の本体組付作業を行うことによって、サイドシル６の内部に組み込んである。これで、リンフォース部材８は、平坦部分８ａを除く部分がサイドアウタパネル内面から離れる状態で、サイドシル６内に同内部形状にならうように収めてある。この際、図２に示されるようにリンフォース部材８は、外部から衝撃力が入力する方向、ここでは横方向に内部の壁部９を向かせた姿勢で収めてある。
【００２９】
これにより、断面が拡がる方向の変形を防止したリンフォース部材８の特徴を活かして、１種類のリンフォース部材８だけ、すなわち別途、断面が拡がる方向を抑制するための補強材を必要としない簡単な構造で、サイドシル５が有効に補強できる。しかも、リンフォース部材８は、衝撃力が入力する方向に壁部９を向かせて取付けたことで、内部を横切る壁部９が、外部から加わる衝撃に耐える梁部材としても機能するので、何ら構造を変更することなく、姿勢の変更だけで、外部から加わる衝撃に対し、一層、高い補強を行うことができる。
【００３０】
図６および図７は、本発明の第２の実施形態を示す。
【００３１】
本実施形態は、リンフォース部材８と、同部材８が組付くサイドシル５（本願の骨格部材に相当）とが簡単に正しく位置決めされるようにしたものである。
【００３２】
具体的には、高い組付精度が得られるハイドロフォーム成形を利用して、リンフォース部材８の長手方向の一部、例えばサイドシル５と組み合うセンタピラー４（他の骨格部材）と交差する地点の上部分に、上方へ突き出る膨出部２０を形成し、サイドシルインナパネル６、サイドアウタパネル７のセンタピラー４の根元部と交差する部分に、上記膨出部２０を受け入れる凹部や開口などの受け部２１を形成して、リンフォース部材８をサイドシル５の内部に組み込む際、膨出部２０を受け部２１に嵌めれば、リンフォース部材８の長手方向がサイドシル５の長手方向に正しく位置決められるようにしたものである。
【００３３】
このようにすれば、たとえ位置合わせが難しい長尺な骨格部材でも、簡単、かつ正しくリンフォース部材８を骨格部材に組付けることができる。
【００３４】
但し、図６および図７において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば実施形態では、サイドシルの内部にリンフォース部材を組付ける車体構造を例に挙げたが、これに限らず、他の骨格部材（サイドフレーム、ピラー等）にリンフォース部材を組付ける構造にも本発明を適用してもよい。また上述した実施形態では、リンフォース部材をインナパネルの内面に取着して組付ける例を挙げているが、リンフォース部材をアウタパネルの内面に取着して骨格部材内に組付ける構造でも構わない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明に記載の発明によれば、径方向に横切る壁部により、断面が拡がる方向の変形が防止されるから、リンフォース部材を用いて補強する際には、リンフォース部材の断面が拡がる点を考慮しなくてすむ。しかも、直径方向に横切る壁部により断面係数が増えるから、ハイドロフォーム成形がもたらす以上の剛性強度が得られる。
【００３７】
したがって、断面が拡がる方向を抑制するための補強材を必要とせずにすむ、軽量で、衝撃エネルギーの吸収に最適なリンフォース部材が得られ、効率的な使用が可能なリンフォース部材を実現できる。
【００３８】
しかも、鋼板で形成される素管を用いることにより、安価なコストのリンフォース部材を得ることができる。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、上記リンフォース部材の特徴を活かして、車体の骨格部分を有効に補強することができるといった効果を奏する。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、内部を横切る壁部が、加わる衝撃に耐える梁部材としても機能するから、同壁部を活かして、車体の骨格部材を、より有効に補強できるといった効果を奏する。
【００４１】
請求項４に記載の発明によれば、上記効果に加え、リンフォース部材と骨格部材との両者を簡単に正しい位置に位置決めることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリンフォース部材が組み込まれた車体構造を示す斜視図。
【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿うサイドシルの断面図。
【図３】同サイドシルの構造、同サイドシル内部に収まるリンフォース部材を説明するための斜視図。
【図４】同リンフォース部材の素管となる鋼板製の巻きパイプの製作の仕方を説明するための図。
【図５】同素管からリンフォース部材を成形するまでのハイドロフォーム成形の手順を説明するための斜視図。
【図６】本発明の第２の実施形態の要部となるリンフォース部材が付いたサイドシルを示す斜視図。
【図７】同じく側面図。
【図８】従来の車体で使用されているサイドシルの構造を説明するための断面図。
【図９】同サイドシルの分解斜視図。
【符号の説明】
１…車体
５…サイドシル（骨格部材）
６…サイドインナパネル（インナパネル）
７…サイドアウタパネル（アウタパネル）
８…リンフォース部材
９…壁部
１０…素管
１１…鋼板
１５…ハイドロフォーム成形機
２０…膨出部
２１…受け部。

Claims

鋼板のプレス加工により巻き成形されて一方の側の壁部が内部を横切るとともに該横切った壁部の先端部と根元部とを鋼板の内面に溶着した巻きパイプよりなる素管をハイドロフォーム成形によって膨らませて所望の外形形状に成形してなることを特徴とするリンフォース部材。
前記請求項１に記載のリンフォース部材が、車体の各部のうち、アウタパネルとインナパネルとを接合して構成される骨格部材の内部に、前記アウタパネルあるいは前記インナパネルの内面に取着されて、当該骨格部材の内部形状にならい収められてなることを特徴とする車体構造。
前記リンフォース部材は、衝撃力が入力する方向に内部の壁部を向かせた姿勢で、前記骨格部材内に収められることを特徴とする請求項２に記載の車体構造。
前記リンフォース部材は、一部に外方へ突き出る膨出部が前記ハイドロフォーム成形によって形成され、前記骨格部材は、前記膨出部を受けて前記リンフォース部材との位置決めをなす受け部を有していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車体構造。